Municipiul Tărnăveni este situat în centrul Transilvaniei, în plină zonă a Podişului Târnavelor, pe cursul mijlociu al râului Târnava Mică, în partea de sud-vest a judeţului Mureş.
Oraşul Tărnăveni este situat în centrul unei zone de vie circulaţie. Drumul naţional D.N.14 A (Târnăveni-Mediaş) traversează localitatea de la nord la sud. Urmărindu-l, acesta debusează în D.N.15, prin care ne legăm de reşedinţa judeţului, oraşul Târgu-Mureş şi prin Iernut-Luduş, cu judeţul Cluj. Drumul judeţean D.J.107, care însoţeşte cursul Târnavei Mici, intră în D.N.13 A, realizăm legătura cu Tg.-Mureşul şi Sighişoara.
Linia secundară C.F. Blaj-Praid care trece prin localitatea noastră, ne înglobează în reţeaua feroviară a ţării.
Târnăveniul, deci, se bucură de aşezare favorabilă. Pentru dezvoltarea sa industrială, se foloseşte de avantajele care derivă din aşezarea geografică, dar mai ales de rezervele de gaz metan din apropiere.
În componenţa municipiului Târnăveni intră şi localităţile Botorca, Cuştelnic şi Bobohalma – ca sat aparţinător, însumând o suprafaţă de 6039 ha.