Il Comune di Montemesola è situato su una collina appartenente alla Murgia tarantina, a 180 metri circa sul livello del mare. Confina a nord con i comuni di Martina Franca, a sud con i comuni di Taranto e Monteiasi, ad est con il comune di Crispiano e ad ovest con il comune di Grottaglie.
Dal colle di Montemesola è possibile ammirare il Golfo di Taranto, la vallata da Grottaglie a San Giorgio Ionico e l'estesa pianura fino a Pulsano, Leporano, Taranto, Villa Castelli.
Nel comune di Montemesola sono identificabili insediamenti rupestri risalenti al periodo neolitico, anche se la fondazione come casale risale solo al XIII secolo.