Villamesías liegt im Süden der Provinz Cáceres in einer Höhe von knapp 370 m am Río Búrdalo. Die Entfernung zur Hauptstadt Cáceres beträgt 66 km (Fahrtstrecke) in nordwestlicher Richtung. Durch die Gemeinde führt die Autovía A-5.
Das Klima ist meist warm und trocken; der eher spärliche Regen (ca. 536 mm/Jahr) fällt hauptsächlich im Winterhalbjahr.[2]