Villasandino liegt in der Kastilischen Hochebene(meseta) in einer Höhe von ca. 795 m ca. 30 km westnordwestlich von Burgos. Der Río Brullés mündet hier in den Río Odra. Die Temperaturen sind im Winterhalbjahr durchaus kalt, im Sommer dagegen warm bis heiß; Regen (ca. 549 mm/Jahr) fällt übers Jahr verteilt.[2]
Durch die Gemeinde führt die Autovía A-231 von Burgos nach León.