Montreuil-sur-Loir liegt etwa 14 Kilometer nordöstlich von Angers in der Landschaft Anjou am Loir, der die östliche Gemeindegrenze bildet. Nachbargemeinden von Montreuil-sur-Loir sind Tiercé im Norden und Westen, Seiches-sur-le-Loir im Osten, Corzé im Süden sowie Rives-du-Loir-en-Anjou mit Soucelles im Süden und Westen.