Montigny-sur-Loing liegt am Loing, einem Nebenfluss der Seine, am südlichen Fuße des Waldes von Fontainebleau. Umgeben wird Montigny-sur-Loing von den Nachbargemeinden Fontainebleau im Norden, Épisy im Osten, Le Genevraye im Süden sowie Bourron-Marlotte im Westen.