Reinosa liegt im Südosten der Region Kantabrien, nahe der Grenze zu Kastilien und León, inmitten des kantabrischen Hochlandes. Die Stadt befindet sich auf rund 850 Metern Höhe, direkt an der Quelle des Ebro-Flusses, einem der bedeutendsten Flüsse Spaniens.
In der näheren Umgebung befinden sich bedeutende Naturlandschaften wie das Skigebiet Alto Campoo, der Ebro-Stausee und mehrere Naturparks wie Saja-Besaya. Die nächstgrößeren Städte sind Santander (ca. 75 km entfernt) im Norden und Burgos (ca. 100 km) im Süden.
Das Klima in Reinosa ist ozeanisch mit kontinentalem Einfluss. Die Winter sind kalt und schneereich, während die Sommer angenehm kühl und trocken bleiben – ideal für Outdoor-Aktivitäten. Die beste Reisezeit ist von Mai bis Oktober, doch auch im Winter zieht die Region viele Skifahrer an.