Esplugues de Llobregat est située dans le nord-est de l’Espagne, dans la communauté autonome de Catalogne, plus précisément dans la comarque du Baix Llobregat. Elle est intégrée à l’aire métropolitaine de Barcelone et partage ses frontières avec les quartiers barcelonais de Les Corts et Sants-Montjuïc, ainsi qu’avec les villes de l’Hospitalet de Llobregat et Sant Just Desvern.
La ville est implantée dans une zone légèrement vallonnée, en lisière de la chaîne de Collserola, ce qui lui donne un accès privilégié à la nature tout en conservant une densité urbaine efficace. Elle est proche de plusieurs sites touristiques majeurs, dont le Parc Naturel de Collserola, la Montagne de Montjuïc et les plages de Barcelone à moins de 10 km.
Le climat est méditerranéen, avec des étés chauds (25-32 °C), des hivers doux (10-15 °C) et très peu de précipitations. La meilleure période pour visiter la ville s’étend de mars à octobre, période idéale pour les événements en plein air, les visites culturelles et les activités de loisirs.