A escasos kilómetros hasta la frontera política con La Rioja y Burgos, el término municipal de Molinos de Duero lo encontraremos situado en la franja noroeste de la provincia de Soria (en la Comunidad Autónoma de Castilla y León), en la comarca de Pinares.
El clima de la zona se considera continental, aunque la altitud la que se halla Molinos de Duero, más de 1.100 metros sobre el nivel del mar, convierte sus condiciones en características meteorológicas más propias del clima de montaña.
La localidad se halla en un marco natural incomparable, a los pies de los Picos de Urbión que albergan la sobrecogedora Laguna Negra, y a orillas del Duero y del embalse de la Cuerda del Pozo. El paisaje viene dominado por las formaciones geológicas de la zona que conforman el valle de Río Duero en la parte Norte y las pendientes más suaves en la parte Sur hasta el Río Ebrillo y el pantano de la Cuerda del Pozo.
La vegetación es intensa en la parte norte del término con bosques tupidos de coníferas (zona de Pinares) y más espaciada en la parte Sur-Este, alternado las coníferas con roble, prados y otras espacies arbóreas.
La totalidad del Término Municipal se encuentran dentro de la “Reserva Regional de Caza Urbión”.