Plomb du Cantal ligt in de Bergen van de Cantal, een keten van vulkanische bergen in het Centraal Massief, in het centrum van het departement Cantal. Het ligt ongeveer 40 km ten noordoosten van Aurillac, de hoofdstad van het departement Cantal.
De top ligt op de grens tussen de gemeenten Saint-Jacques-des-Blats in het westen en Albepierre-Bredons in het oosten.
Veel rivieren beginnen op de berghellingen; ze stromen door drie grote afwateringsbekkens:
- in het westen, aan de kant van Saint-Jacques-des-Blats, ligt het stroomgebied van de Cère die uitmondt in de Dordogne;
- in het zuiden, aan de kant van de gemeente Brezons, ligt het stroomgebied van de Brezons die uitmondt in de Garonne; en
- ten noordoosten, aan de kant van Albepierre-Bredons, ligt het stroomgebied van de Alagnon die uitmondt in de Loire.
De Plomb du Cantal maakt samen met andere nabijgelegen bergen deel uit van de stratovulkaan van de Cantal, de grootste Franse stratovulkaan en een van de belangrijkste van Europa met een oppervlakte van bijna 2.500 km2 (965 sq mi). Hij was 4 miljoen jaar geleden 3.000 km of hoger hoog.
Vanwege het belang voor de verplaatsing van trekvogels maakt de Plomb du Cantal samen met de bergen van de Cantal sinds 2005 deel uit van een speciale beschermingszone: FR8310066 - Monts et Plomb du Cantal.