Montmartin liegt etwa 15 Kilometer nordöstlich von Compiègne. Umgeben wird Montmartin von den Nachbargemeinden Gournay-sur-Aronde im Norden und Nordwesten, Monchy-Humières im Nordosten, Remy im Süden und Osten, Francières im Süden und Südwesten sowie Hémévillers im Westen.