Tordesillas est située dans le nord-ouest de l’Espagne, au centre de la province de Valladolid, dans la communauté autonome de Castille-et-León. Elle est implantée sur les rives du fleuve Duero, ce qui en fait un point stratégique depuis l’Antiquité, à mi-chemin entre les plateaux castillans et les grandes voies de communication du nord-ouest ibérique.
La ville se trouve à 28 km à l’ouest de Valladolid, à environ 180 km de Madrid et à 110 km de Salamanque. Elle est très bien reliée par l’autoroute A-62 (Portugal – Burgos) et l’A-6 (Madrid – La Corogne), ce qui en fait un point d’arrêt stratégique pour les voyageurs.
Le climat est continental, avec des étés chauds (souvent au-dessus de 30 °C) et des hivers froids. Les saisons idéales pour la visite sont le printemps et l’automne, lorsque les températures sont agréables et que la nature environnante est à son apogée, notamment les vignes et champs cultivés.