De gemeente ligt in de vallei van de Tarn en aan de samenvloeiing van de Tarn en de Dourbie. Het grondgebied van de gemeente ligt in de Grand Causses over een deel van de Causse Rouge (ten oosten van het plateau van Lévézou), de Causse du Larzac, en de Causse Noir.
De gemeente ligt op 641 km van Parijs, 50 km van Rodez, 205 km van Marseille, 303 km van Bordeaux en 142 km van Toulouse.
Millau heeft een oppervlakte van 168,2 km2, en de gemiddelde hoogte in de stad is 379 m; op het stadhuis is de hoogte 366 m.
De gemeente Millau wordt omringd door de gemeenten 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.
Klimaat
Het klimaat van de Millau is subtropisch met een droge zomer, Csb (mediterraan klimaat) in de Köppen-klimaatclassificatie.
De gemiddelde jaartemperatuur in Millau is 10,9 °C (51,6 °F). De warmste maand is gemiddeld juli met een gemiddelde temperatuur van 19,9 °C (67,8 °F). De koelste maand is gemiddeld januari, met een gemiddelde temperatuur van 3,2 °C (37,8 °F).
De gemiddelde hoeveelheid neerslag voor het jaar in Millau is 731,5 mm (28,8 in). De maand met de meeste neerslag gemiddeld is september met 78,7 mm (3,1 in) neerslag. De maand met de minste gemiddelde neerslag is juli met gemiddeld 40,6 mm (1,6 in).
| Klimaatgegevens voor Millau, Aveyron, Frankrijk |
| Maand | Jan | Feb | Mar | Apr | Mei | Jun | Juli | Aug. | Sep | Okt | Nov. | Dec | Jaar |
| Gemiddelde temperatuur °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) |
| Daggemiddelde °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) |
| Gemiddeld laag °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) |
| Gemiddelde neerslag mm (inches) | 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) |
| Bron: Weatherbase.com [1] |