Situada na região noroeste do estado de São Paulo, na Latitude 21º25´11 S e Longitude 50º04´39 W, localizando-se na margem esquerda do rio Tietê (Bacia Hidrográfica do Baixo Tietê), Penápolis está a 480 km da capital.
Limita-se ao sul com Alto Alegre e Braúna, ao norte com Zacarias, a leste com Glicério e a oeste com Avanhandava e Barbosa. A área total é de 711,314 km² e a altitude é de 416 m.