Villanueva de la Cañada liegt im Westen der Autonomen Gemeinschaft Madrid, etwa 30 Kilometer vom Stadtzentrum Madrids entfernt. Die Stadt befindet sich in einer leicht erhöhten Lage auf etwa 650 Metern Höhe über dem Meeresspiegel und ist von der Natur des Regionalparks „Cuenca Media del Guadarrama“ umgeben.
In der Nähe liegen weitere bekannte Orte wie Majadahonda, Las Rozas und Boadilla del Monte. Die Sierra de Guadarrama ist ebenfalls gut erreichbar und bietet attraktive Ausflugsmöglichkeiten. Flüsse wie der Guadarrama fließen durch die Region und prägen die Landschaft.
Das Klima ist kontinental-mediterran mit heißen, trockenen Sommern und milden bis kühlen Wintern. Im Sommer können die Temperaturen über 35°C steigen, während sie im Winter selten unter den Gefrierpunkt fallen. Die besten Reisezeiten sind Frühling und Herbst, wenn das Wetter angenehm mild ist und viele Veranstaltungen stattfinden.