Onteniente liegt im Südwesten der Provinz Valencia, in der Region Vall d’Albaida, im Osten Spaniens. Die Stadt befindet sich im Landesinneren, etwa 85 Kilometer von der Stadt Valencia entfernt, und ist von den Gebirgszügen Sierra de Mariola und Sierra Grossa umgeben. Diese geografische Lage verleiht Onteniente einen landschaftlich reizvollen, hügeligen Charakter.
In der Nähe liegen bedeutende Städte wie Xàtiva und Alcoy, sowie Naturparks und Flüsse, darunter der Clariano, der durch die Stadt fließt und natürliche Badebecken wie den Pou Clar formt. Trotz der Inlandslage erreicht man die Mittelmeerküste – zum Beispiel die Strände von Gandía – in weniger als einer Stunde mit dem Auto.
Das Klima ist mediterran mit kontinentalem Einschlag: heiße, trockene Sommer und milde Winter sind typisch. Die angenehmsten Reisezeiten sind Frühling und Herbst, wenn die Temperaturen moderat und viele kulturelle Veranstaltungen geplant sind.