Villamartín se encuentra en el interior de la provincia de Cádiz, en la comunidad autónoma de Andalucía, al sur de España. Forma parte de la famosa «Ruta de los Pueblos Blancos», rodeado por un paisaje montañoso que se extiende hasta las estribaciones de la Sierra de Grazalema. La ubicación del pueblo ofrece fácil acceso a impresionantes espacios naturales como el Parque Natural Sierra de Grazalema y el río Guadalete, lo que lo convierte en un excelente destino para actividades como senderismo, observación de aves y rutas en bicicleta.
Está estratégicamente situado a poca distancia de ciudades importantes. Sevilla, la capital andaluza, está a unos 80 kilómetros, mientras que Cádiz, famosa por sus playas y su historia marítima, está a unos 100 kilómetros. La ciudad de Jerez de la Frontera, conocida por sus bodegas de vino y su arte ecuestre, está a tan solo 50 kilómetros, lo que permite combinar la visita a Villamartín con excursiones a otros destinos de interés.
El clima de Villamartín es mediterráneo, con veranos calurosos e inviernos suaves. Las mejores épocas para visitarlo son la primavera y el otoño, cuando las temperaturas son agradables y el campo andaluz está en su máximo esplendor. Los veranos, aunque cálidos, ofrecen días soleados ideales para explorar la belleza rural de la zona.