Tammelan kunta sijaitsee Etelä-Suomen läänin luoteisosassa. Naapurikuntina ovat pohjoisessa Urjala ja Kalvola, idässä Hattula, Renko ja Loppi, etelässä Karkkila, Nummi-Pusula ja Somero sekä lännessä Forssa ja Jokioinen.

Etäisyydet kunnan keskustasta lähinnä oleviin suurempiin asutuskeskuksiin: Forssaan 8 km, Hämeenlinnaan 48 km, Helsinkiin, Turkuun ja Tampereelle n.100 km. Lähin rautatieasema on Humppilassa, jonne on matkaa 30 km. Lähin reittiliikenteen lentokenttä on Helsinki-Vantaan lentokenttä, jonne on matkaa 100 km. Forssassa on pienlentokenttä. Lähin merisatama on Turussa.