Villavieja del Lozoya se ubica en la zona noroeste de la Comunidad de Madrid, sobre el valle del río Lozoya, en la margen izquierda de éste. El término se extiende sobre un terreno accidentado, con una pendiente noreste-sureste más acentuada en la mitad norte, donde las cotas varían entre los 2100 m. y los 1000 m. a orillas del río Sequillo. En la mitad sur se localizan el núcleo de Villavieja, la Urbanización Los Llanos, el «Tercio de la Laguna», Las Cabezas y La Cañada. Los cursos fluviales que atraviesan el término son, el río Lozoya, el arroyo de los Robles, de las Pozas, de la Garganta, Arroyondo, de El Buitraguillo, y de Riosequillo. Cuatro cañadas y seis coladas cruzan el municipio. Debieron ser de una gran importancia desde la fecha de población del término. Dos de ellas unen el núcleo con el Puerto de Linera, al norte. Al parecer, el nombre original de este término fue Zarzoso adquiriendo el actual al obtener la categoría de villa, añadiendo el apelativo «vieja» para diferenciarla de otra villa cercana posterior.