Montemurlo è un comune italiano di 19 104 abitanti della provincia di Prato in Toscana.
Il comune di Montemurlo si trova a metà strada (8 km) tra Prato e Pistoia e si estende per circa 30,66 km². È posto ai margini tra l'appennino tosco-emiliano e la piana di Firenze-Prato-Pistoia.
Il punto più alto del comune è la cima del monte Le Cavallaie (976 metri). L'altitudine minima è di 43 metri, in corrispondenza della confluenza tra i fiumi Agna e Bure, che dà origine al fiume Calice, in località Oste.
È attraversato da numerosi piccoli corsi d'acqua, quali: il Meldancione, lo Stregale, il Funandola, dal torrente Bagnolo, dal torrente Agna, che segna il confine con il comune di Montale, e dal corso d'acqua Ficarello, che segna invece in parte il confine con il comune di Prato.
Il territorio comunale è classificato in un'area a rischio sismico e parte di esso fu l'epicentro del terremoto della Val di Bisenzio del 26 giugno 1899, che raggiunse la magnitudo 5,09 della scala Richter ed il VII grado della scala Mercalli.