Calamocha está emplazada sobre una terraza del río Jiloca, en una zona en la que el río comienza a estrechar su valle al abandonar la depresión del Jiloca (o de Calamocha-Teruel) e introducirse en los sedimentos terciarios de la fosa de Calatayud-Montalbán y paleozoicos de las sierras de Santa Cruz-Valdellosa.