Sainte-Catherine-de-Fierbois liegt etwa 28 Kilometer südsüdwestlich von Tours.
Nachbargemeinden von Sainte-Catherine-de-Fierbois sind Sorigny im Norden, Saint-Branchs im Norden und Nordosten, Louans im Nordosten, Le Louroux im Osten, Sainte-Maure-de-Touraine im Süden und Südwesten, Saint-Épain im Westen und Südwesten sowie Villeperdue im Nordwesten.