La zona de olivar amparada por la Denominación de Origen Sierra de Segura se encuentra situada en el extremo nordeste de Andalucía, en el conjunto montañoso de la Sierra de Segura, dentro de la provincia de Jaén; en zona de sierra, que les confiere a los aceites gran parte de sus características genuinas. La mayor parte de los olivares se encuentra enclavados en el Parque Natural de Segura, Cazorla y las Villas, siendo muy frecuente su entremezclado con los pinares. La zona tiene una topografía muy escarpada, con altitudes medias elevadas (899 metros) y fuertes pendientes, que van desde los 520 metros de la cota situada en el río Guadalimar hasta altitudes de 1809 metros, situación donde se encuentra el pico el Yelmo.

Respecto a los terrenos, estos pertenecen a la era secundaria, destacándose litosuelos sobre calizas mesozoicas. Generalmente, los suelos de las pendientes son muy superficiales, formados en ocasiones por la descomposición de la propia roca madre, mientras que los terrenos de los valles se encuentran suelos más pobres en caliza y materia orgánica en los que destacan areniscas triásicas ligeramente ácidas. La climatología de la zona es bastante irregular, predominando el clima mediterráneo continental con influencia del mediterráneo subtropical. La temperatura media anual es de 11 a 18ºC oscilando entre los 35ºC como punta en los meses de verano y los -4.5ºC en el mes más frío. La precipitación media anual es de 500 a 700 mm, muy por encima de la media provincia.