La ciudad de Todos los Santos de la Nueva Rioja se ubica al Centro Este de La Rioja, en el departamento Capital, dentro de la región geográfica de Argentina denominada Sierras Pampeanas, a cuyo sistema pertenece la Sierra de Velasco en cuyos pie se erige la ciudad. Limita al Este con la provincia de Córdoba y al Norte con la provincia de Catamarca, al Sur la frontera interprovincial está delimitada por los departamentos Independencia, Ángel Vicente Peñaloza y Chamical y al Oeste con los departamentos Chilecito y Sanagasta.