À la limite de la Haute-Garonne, à 33 km au nord-est de Toulouse et à 26 km au sud-est de Montauban, Montvalen se trouve dans l'ouest du département du Tarn, en région Occitanie. Sur le plan historique et culturel, la commune appartient au Pays Montalbanais, partie méridionale du Quercy, et elle fait partie de l'aire urbaine de Toulouse. Elle touche neuf communes, dont cinq en Haute-Garonne : Beauvais-sur-Tescou, Bondigoux, Le Born, Grazac, Layrac-sur-Tarn, Mirepoix-sur-Tarn, Roquemaure, Tauriac et Villemur-sur-Tarn. L'altitude varie de 116 à 223 mètres. Le Souet, qui prend sa source à Grazac et se jette dans le Tarn à Bondigoux, traverse le territoire avec la Lise et plusieurs ruisseaux. Ses habitants sont appelés les Montvalénois. Pour signaler une défaillance de l'éclairage public, un dépôt sauvage, un problème de voirie ou un défaut d'entretien des espaces verts, les Montvalénois transmettent leur demande à la mairie de Montvalen via Signaleo.

Mairie - Montvalen