Villa Carlos Paz se encuentra al sur del Lago San Roque, entre los dos cordones de la Sierra Chica y la Sierra Grande. El centro de la ciudad se ubica cerca de la desembocadura del Río San Antonio, uno de los dos principales afluentes del Río Suquía,

La ciudad se encuentra conurbanada con varias otras ciudades del valle de Punilla y con el barrio Villa San Nicolás de la ciudad de Malagueño (Departamento Santa María), llegando la zona edificada hasta Cosquín en el norte, Tanti al noroeste y Cuesta Blanca y Tala Huasi en el sur.

Se ubica a apenas 36Kms. de Córdoba Capital, a la que se une por Ruta Nacional Nº 20 y ruta nacional n° 38, ( autopista Justiniano Allende Posse) y Forma parte del circuito conocido como Valle de Punilla. Cuenta con una ubicación privilegiada desde la cual es posible acceder a los distintos puntos de interés de la provincia.

Su altitud es de unos 666 metros sobre el nivel del mar. Geográficamente se ubica entre el 31º25' de latitud sur y los 64º 31' de longitud oeste. Políticamente pertenece a la pedanía San Roque del Departamento Punilla, Provincia de Córdoba.