
Situata a 223 m sul livello del mare, nel mezzo della depressione del Penedès e fiancheggiata dal massiccio del Garraf e dal Prelitoral di Serralada, Vilafranca gode di un ambiente di dolci ondulazioni ricoperte di viti. Il termine ha 19,6 km² e confina con Cabanyes e Granada a nord, Sant Cugat Sesgarrigues e Olèrdola a est, Santa Margarida e los Monjos a sud e Sant Martí Sarroca e Pacs del Penedès a ovest. La pianura è interrotta solo da piccole colline, come Puig de Sant Pau (302 m) o Puig de Sant Jaume (296 m), che offrono punti panoramici eccezionali sul verde oceano di viti.
La città si trova in un passaggio naturale di comunicazioni: in epoca romana vi passava la Via Augusta; dal 1865 la attraversa la linea ferroviaria Martorell-Tarragona, e oggi convergono la N-340, l'AP-7 e il C-15. Questa località ha favorito la sua funzione commerciale dal Medioevo ai giorni nostri.
Il clima è tipicamente mediterraneo, con inverni miti (media 7°C a gennaio) ed estati calde ma moderate (23°C in media a luglio). Le precipitazioni annuali si aggirano intorno ai 550-575 mm, con picchi in autunno (ottobre: 79,8 mm) e una marcata siccità estiva, solo 17,9 mm a luglio. Queste condizioni, insieme ai terreni argilloso-calcarei e alla marinata che sale dalla costa, sono ideali per la coltivazione della vite e spiegano la lunga tradizione vinicola locale.
Demograficamente, Vilafranca è passata da 11.177 abitanti nel 1950 a 38.218 nel 2010 e 42.607 nel 2025, secondo Idescat. La città principale concentra la stragrande maggioranza della popolazione, ma il termine include piccole entità come Pere Pau (135 abitanti), il Molí d'en Rovira disgregat (103), Cal Salines (47) o il Bordellet (21). La densità supera i 2.170 abitanti/km², tipica di una città compatta ma comunque a misura d'uomo.
Il mosaico agroforestale è completato da torrenti intermittenti e dal torrente Sant Cugat, mentre la biodiversità penetra attraverso le zone vicine di Foix e Garraf. Le brezze marine temperano il freddo estivo e quello invernale, rendendo il Penedès un territorio amichevole sia per il vicinato che per i vigneti.