La ville est située dans la vallée du Tarn et se trouve au confluent du Tarn et de la Dourbie. Le territoire de la commune se situe dans les Grands Causses sur une partie du Causse Rouge (à l'est du plateau du Lévézou), du Causse du Larzac et du Causse Noir.
La commune est située à 641 km de Paris, 50 km de Rodez, 205 km de Marseille, 303 km de Bordeaux et 142 km de Toulouse.
Millau a une superficie de 168,2 km2 et son altitude moyenne dans la ville est de 379 m ; à l'hôtel de ville, l'altitude est de 366 m.
La commune de Millau est entourée par les communes d'Aguessac, Compeyre, Paulhe, Comprégnac, Creissels, Saint-Georges-de-Luzençon, Lapanouse-de-Cernon, La Cavalerie, Nant, La Cresse, La Roque-Sainte-Marguerite, Castelnau-Pégayrols, Saint-Beauzély y Verrières.
Climat
Le climat de Millau est subtropical avec un été sec, Csb (climat méditerranéen) dans la classification climatique Köppen.
La température moyenne de l'année à Millau est de 10,9 °C (51,6 °F). Le mois le plus chaud, en moyenne, est juillet avec une température moyenne de 19,9 °C (67,8 °F). Le mois le plus frais est janvier, avec une température moyenne de 3,2 °C (37,8 °F).
La quantité moyenne de précipitations pour l'année à Millau est de 731,5 mm (28,8 in). Le mois le plus pluvieux en moyenne est le mois de septembre avec 78,7 mm de précipitations. Le mois le moins pluvieux en moyenne est juillet, avec une moyenne de 40,6 mm.
| Données climatiques pour Millau, Aveyron, France |
| Mois | Jan | Février | Mar | Avr | Mai | Jun | Jul | Août | Sep | Oct | Nov | Déc. | Année |
| Moyenne élevée °C (°F) | 6.1 (43.0) | 7.3 (45.1) | 10.8 (51.4) | 13.5 (56.3) | 17.7 (63.9) | 21.9 (71.4) | 25.5 (77.9) | 25.1 (77.2) | 20.7 (69.3) | 15.5 (59.9) | 9.7 (49.5) | 6.9 (44.4) | 15.1 (59.1) |
| Moyenne journalière °C (°F) | 3.2 (37.8) | 3.9 (39.0) | 6.7 (44.1) | 9.1 (48.4) | 13.2 (55.8) | 16.9 (62.4) | 19.9 (67.8) | 19.6 (67.3) | 15.9 (60.6) | 11.9 (53.4) | 6.7 (44.1) | 4.0 (39.2) | 10.9 (51.7) |
| Moyenne faible °C (°F) | 0.2 (32.4) | 0.4 (32.7) | 2.6 (36.7) | 4.7 (40.5) | 8.6 (47.5) | 11.9 (53.4) | 14.3 (57.7) | 14.1 (57.4) | 11.1 (52.0) | 8.3 (46.9) | 3.6 (38.5) | 1.1 (34.0) | 6.7 (44.1) |
| Précipitations moyennes en mm (pouces) | 55.4 (2.18) | 47.4 (1.87) | 42.5 (1.67) | 69.9 (2.75) | 73.4 (2.89) | 60.5 (2.38) | 39.7 (1.56) | 54.8 (2.16) | 77.7 (3.06) | 79.6 (3.13) | 69.1 (2.72) | 61.6 (2.43) | 731.6 (28.8) |
| Source : Weatherbase.com [1] |