El terme municipal de Montoliu de Segarra, 29 km2, limita a migdia amb Llorac i Vallfogona de Riucorb (Conca de Barberà), a ponent amb Guimerà (Urgell), a tramuntana amb Montornès de Segarra, Cervera, Ribera d’Ondara i Talavera.
Aquest municipi s’estén al sector de migdia de Cervera, al límit amb l’Urgell, a la capçalera del Cercavins, que travessa el terme de llevant a ponent, entre la Vall del Corb al sud i el torrent de Vilagrasseta.
Els principals nuclis de població són el poble de Montoliu de Segarra, cap del municipi, Vilagrasseta, l’Ametlla de Segarra, Cabestany i la Guàrdia-lada i les costes de la serra de Suró on neix el Cercavins.
En el municipi es troben arreu claps de bosc i hi ha bons planells de conreus, amb un clar predomini dels cereals de secà, seguits per les ametlles i una mica de vinya i olivera. Pel que fa a la ramaderia és un bon complement de l’agricultura.
