Gmina Pałecznica położona jest w północno-wschodniej części województwa małopolskiego w odległości 34 km na północny - wschód od Krakowa. Geograficznie zajmuje część mezoregionu Wyżyna Miechowska i mezoregionu Płaskowyż Proszowicki (makroregion Niecka Nidziańska). Powierzchnia gminy wynosi 4 791 ha (48 km2 ). Stanowi to 11,57% powierzchni powiatu proszowickiego, 0,317% powierzchni województwa małopolskiego. Gmina Pałecznica sąsiaduje z pięcioma gminami: Racławice, Radziemice, wiejsko-miejską gminą Proszowice w woj. małopolskim, oraz wiejsko-miejską gminą Skalbmierz i wiejsko-miejską gminą Kazimierza Wielka w woj. Świętokrzyskim.
Teren gminy jest pofalowany, rozcięty licznymi dolinami i wąwozami. Spadki terenu są zróżnicowane od 5% w obrębie dolin do ok. 15-20 % na zboczach. Największe wzniesienie 332,3 m n.p.m. występuje w miejscowości Pałecznica - Organy. Przeważają tereny pagórkowate, często o stromych i nierównych zboczach oraz głębokie doliny, często zalewane przez wody opadowe. Krajobraz gminy ma charakter typowo rolniczy. Dominują w nim pola uprawne, z małymi enklawami lasów w północnej i zachodniej części gminy oraz pozostałościami po parkach podworskich. Podstawowym typem zabudowy jest zabudowa gospodarcza/zagrodowa lub usługowa, ukierunkowana na potrzeby rolnictwa, skupiająca się wzdłuż szlaków komunikacyjnych i nawiązująca do historycznych układów ruralistycznych.
Obszar gminy Pałecznica jest zasilany przez prawobrzeżne dopływy rzeki Nidzicy - lewobrzeżny dopływ rzeki Wisły, oraz dopływy rzeki Ścieklec, będącej 10. prawobrzeżnym dopływem rzeki Szreniawy. W ujęciu hydrologicznym obszar gminy znajduje się w dorzeczu Wisły. Teren ten jest dość ubogi w wody powierzchniowe, brak tutaj jezior oraz większych cieków wodnych, a powierzchnia gruntów pod wodami wynosi zaledwie 7 ha.