Villarreal liegt im Osten Spaniens, in der Provinz Castellón der Autonomen Gemeinschaft Valencia. Die Stadt befindet sich nur wenige Kilometer von der Mittelmeerküste entfernt, auf einer flachen Ebene zwischen dem Fluss Mijares und den Ausläufern der Sierra de Espadán. Diese Lage macht Villarreal zu einem attraktiven Standort sowohl für Naturliebhaber als auch für Strandurlauber.
In der Nähe befinden sich größere Städte wie Castellón de la Plana (10 km) und Valencia (ca. 60 km südlich), die beide leicht erreichbar sind. Geografisch besonders reizvoll sind zudem der Naturpark Sierra de Espadán und die Strände von Burriana und Almassora. Auch der Fluss Mijares, der die Stadt durchquert, bietet Erholungsräume und Naturpfade.
Das Klima ist typisch mediterran mit heißen, trockenen Sommern und milden Wintern. Die besten Reisezeiten sind das Frühjahr (April–Juni) und der Herbst (September–Oktober), wenn die Temperaturen angenehm sind und viele Feste stattfinden. Auch für Veranstaltungen im Freien ist das Klima ideal.