Se localiza en la Llanura Central Manchega, unidad estructural delimitada por los Montes de Toledo al norte, Sierra Morena al sur, Campo de Montiel y estribaciones de la Sierra de Altomira al oeste y Campo de Calatrava al este.
El río Gigüela recorre las tierras de Villarta en sentido este-oeste, formándose encharcamientos en torno a las vegas de este río cuando las condiciones hídricas lo permiten.

La flora autóctona de Villarta ha ido desapareciendo con la ocupación sistemática del territorio. Así en las vegas queda alguna formación de taray y, en la zona del norte se puede encontrar formaciones de encinar.

En lo referente a la fauna, las especies más extendidas son la perdiz, la codorniz, conejo silvestre, liebre, zorro silvestre y águila culebrera.