Villers-Marmery liegt am Ostende der Montagne de Reims, etwa 23 Kilometer südöstlich des Stadtzentrums von Reims. Umgeben wird Villers-Marmery von den Nachbargemeinden Verzy im Norden und Westen, Val-de-Vesle im Norden und Nordosten, Sept-Saulx im Osten und Südosten, Les Petites-Loges im Osten, Billy-le-Grand im Südosten sowie Trépail im Süden und Südwesten.