Navalcarnero liegt im Südwesten der Autonomen Gemeinschaft Madrid, rund 30 Kilometer von der spanischen Hauptstadt entfernt. Die Stadt befindet sich im Landesinneren in einer leicht hügeligen Landschaft, die typisch für das zentrale Hochplateau Spaniens (Meseta Central) ist.
In unmittelbarer Umgebung liegen mehrere Naturgebiete, die sich ideal für Wanderungen, Radtouren oder Picknicks eignen. Die Nähe zu Städten wie Móstoles, Alcorcón und Toledo bietet zusätzliche Ausflugsmöglichkeiten. Auch der Nationalpark Sierra de Guadarrama ist nicht allzu weit entfernt.
Das Klima in Navalcarnero ist kontinental geprägt: heiße, trockene Sommer mit Temperaturen über 35°C und kühle Winter mit gelegentlichen Frösten. Die angenehmsten Reisezeiten sind Frühling (April–Juni) und Herbst (September–Oktober), wenn das Wetter mild und ideal für Aktivitäten im Freien ist.