La ciudad de
Villa Carlos Paz se encuentra ubicada en la cuenca superior del Río Suquía (llamado también Río Primero). Asume la forma de un polígono irregular que se desarrolla entre los 31º 25' de latitud Sur y los 64º 30' de longitud Oeste, con alturas que oscilan entre los 640 y 700 metros sobre el nivel del mar. Está rodeada por las lomas de
Carlos Paz sobre su lado Oeste, y el cordón de las Sierras Chicas, con alturas de 1200 mts., hacia el Este. La ciudad se encuentra dentro de la región semiárida y la temperatura media alcanza los 18 ºC. Las precipitaciones pluviales tiene un valor promedio de 700 mm anuales, y se producen mayoritariamente durante el período estival, entre los meses de noviembre a marzo. Los vientos dominantes son los del Norte y Noroeste. Noviembre a Marzo: Humedad relativa ambiente 65%, tiempo caluroso al medio día y primeras horas de la noche, mañanas y tardes agradables, noches agradables a frescas, temperatura media máxima superior a 25ºC., temperatura matutina y vespertina 20º y 25ºC. Abril, Mayo, Setiembre y Octubre: Tiempo agradable en horas del medio día y horas de la tarde, fresco el resto del día, noches frías, temperatura máxima media entre 20º y 25ºC. Junio, Julio y Agosto: Días frescos, noches frías, temperatura media inferior a 20º C. Durante el verano, los días de lluvia y con cielo cubierto no superan el 30%. A pesar de ser esta la época de mayores precipitaciones. Geológicamente,
Villa Carlos Pazparticipa de la cuenca del Lago San Roque, constituida litológicamente por el basamento cristalino (rocas ígneas, granitoideas y rocas metamorfósicas, gneises) que ocupan un 75% de la superficie y una cubierta sedimentaria compuesta por rellenos aluvionales y coluviales del cuaternario. Los materiales del basamento cristalino en general no acumulan aguas subterráneas, excepto en los sectores de fracturación de rocas.