En Drôme provençale, aux confins du Vaucluse et des Alpes-de-Haute-Provence, le village fait partie du Parc naturel régional des Baronnies provençales.
Dans ce Massif des Baronnies, entre Mont Ventoux à l’est et Montagne de Lure, à l’ouest, Montbrun-les-Bains se situe dans la haute vallée du Toulourenc* qui prend sa source non loin de là.
* Affluent de l’Ouvèze et donc, sous-affluent du Rhône
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Escapades planétaires 