Město leží v údolí řeky Tarn a na soutoku řek Tarn a Dourbie. Území obce leží v pohoří Grand Causses nad částí Causse Rouge (východně od náhorní plošiny Lévézou), Causse du Larzac a Causse Noir.
Obec je vzdálena 641 km od Paříže, 50 km od Rodezu, 205 km od Marseille, 303 km od Bordeaux a 142 km od Toulouse.
Millau má rozlohu 168,2 km2 (64,9 km²) a jeho průměrná nadmořská výška ve městě je 379 m; u radnice je to 366 m (1 201 m).
Obec Millau je obklopena obcemi Aguessac, Compeyre, Paulhe, Comprégnac, Creissels, Saint-Georges-de-Luzençon, Lapanouse-de-Cernon, La Cavalerie, Nant, La Cresse, La Roque-Sainte-Marguerite, Castelnau-Pégayrols, Saint-Beauzély y Verrières.
Klima
Podnebí v Millau je subtropické se suchým létem, Csb (středomořské podnebí) podle Köppenovy klimatické klasifikace.
Průměrná roční teplota v Millau je 10,9 °C. Nejteplejším měsícem je v průměru červenec s průměrnou teplotou 19,9 °C (67,8 °F). Nejchladnějším měsícem je v průměru leden s průměrnou teplotou 3,2 °C (37,8 °F).
Průměrný roční úhrn srážek v Millau je 731,5 mm. Měsícem s největším množstvím srážek je v průměru září se 78,7 mm srážek. Měsíc s nejmenším průměrným úhrnem srážek je červenec s průměrným úhrnem 40,6 mm.
| Klimatické údaje pro Millau, Aveyron, Francie |
| Měsíc | Jan | Únor | Mar | Duben | Květen | Jun | Jul | Aug | Září | Říjen | Nov | Prosinec | Rok |
| Průměrná nejvyšší teplota °C (°F) | 6.1 (43.0) | 7.3 (45.1) | 10.8 (51.4) | 13.5 (56.3) | 17.7 (63.9) | 21.9 (71.4) | 25.5 (77.9) | 25.1 (77.2) | 20.7 (69.3) | 15.5 (59.9) | 9.7 (49.5) | 6.9 (44.4) | 15.1 (59.1) |
| Průměrná denní teplota °C (°F) | 3.2 (37.8) | 3.9 (39.0) | 6.7 (44.1) | 9.1 (48.4) | 13.2 (55.8) | 16.9 (62.4) | 19.9 (67.8) | 19.6 (67.3) | 15.9 (60.6) | 11.9 (53.4) | 6.7 (44.1) | 4.0 (39.2) | 10.9 (51.7) |
| Průměrná nejnižší teplota °C (°F) | 0.2 (32.4) | 0.4 (32.7) | 2.6 (36.7) | 4.7 (40.5) | 8.6 (47.5) | 11.9 (53.4) | 14.3 (57.7) | 14.1 (57.4) | 11.1 (52.0) | 8.3 (46.9) | 3.6 (38.5) | 1.1 (34.0) | 6.7 (44.1) |
| Průměrné srážky mm (palce) | 55.4 (2.18) | 47.4 (1.87) | 42.5 (1.67) | 69.9 (2.75) | 73.4 (2.89) | 60.5 (2.38) | 39.7 (1.56) | 54.8 (2.16) | 77.7 (3.06) | 79.6 (3.13) | 69.1 (2.72) | 61.6 (2.43) | 731.6 (28.8) |
| Zdroj: [1] |