Cercana a la costa norte de la isla, se encuentra situada en la llanura norte de Villa Clara y forma una amplia franja de terreno llano entre la sierra de Jumagua y el mar, atravesada por el río Sagua La Grande (o río Undoso), el cual le da nombre y es además el tercero más largo del país, antes de desembocar en el Atlántico por Isabela de Sagua.