La commune est située dans le département de Vaucluse, arrondissement d’Apt. Elle appartient au Parc Naturel Régional du Luberon. De la commune on voit le Luberon bien sur, mais le regard porte sur la Sainte-Victoire, la Sainte-Beaume et le Pilon du Roy ..

Trois ruisseaux parcourent la commune du Nord au Sud : le Riou au centre, l’Ourgouze à l’ouest et la Grand’Combe à l’est. Un réseau serré de canaux permet l’irrigation. Les sources du Mirail et des Hermitans permettent l’alimentation en eau du village depuis les temps les plus reculés.

Le Village a donné son nom à la commune. Au nord se trouve le hameau de Belle-Etoile et à l’Est celui des Furets. Le lieu-dit Les Clastres regroupe quelques habitations autour de l’Eglise. Le Castelas est un lieu habité qui correspond à peu près à l’ancien castrum de Saint-Martin. Le quartier La Pavine domine l’Ourgouze.

La commune est traversée par trois départementales et une vingtaine de kilomètres de chemins ruraux et voies communales aux noms pittoresques : Chemin de Dessus la Font, Chemin de Derrière le Devin ...

Le terroir de Saint-Martin se partage en zones boisées situées sur les hauteurs et en cultures : la vigne, le blé, l’olivier, les légumes, le cerisier, l’amandier