Melgar de Tera liegt am westlichen Rand der Kastilischen Hochebene (Meseta Iberica) in einer Höhe von ca. 745 m. Der Río Tera begrenzt die Gemeinde im Norden. Die Provinzhauptstadt Zamora ist gut 46 Kilometer (Fahrtstrecke) in südsüdöstlicher Richtung entfernt.
Das gemäßigte Kontinentalklima (im Winter mehr Niederschlag als im Sommer, jährlich 475 mm) wird nur selten vom Atlantik beeinflusst. Die Jahresdurchschnittstemperatur beträgt 12,1 °C.[2]
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