La villa de Cabeza del Buey se asienta en la ladera norte de la Sierra del Pedregoso (estribación de Sierra Morena) que cruza su término municipal de Este a Oeste con 17 km de longitud. La Sierra del Pedregoso forma una cadena montañosa con elevaciones de importancia, como la de Tiros (957 msnm), Sierra de la Rinconada (844 m), Collado de la Nava (831 m), Majada de las Vacas, Majada de la Peña (895 m), Cruz del siglo XX (866 m) y Almonacid. Pertenece a la comarca de La Serena y al Partido judicial de Castuera.