Torquemada se encuentra en la margen derecha del río Pisuerga, en una de las terrazas del amplio valle del Pisuerga a poca distancia al sur de la confluencia con el Arlanzón. El valle del Pisuerga es recorrido hacia el sur por la autovía N-620 hacia Palencia y el ferrocarril Madrid-Irún. Hacia el norte ambas infraestructuras toman el valle del Arlanzón, mientras que por el valle del Pisuerga continúa la carretera P-412 hacia Cordovilla la Real y Astudillo. Además de estas carreteras, también confluyen en Torquemada las que se dirigen hacia Villamediana al oeste, y a Baltanás y Valdecañas de Cerrato al este (esta última desde la estación de ferrocarril, situada 2,5 km al SE).
