桃园镇位于肥城城区偏西南13.6公里处，地理坐标东经116°33′～116°44′，北纬36°06′～36°12′，南北长13公里，东西宽17.5公里，东与新城镇尚里、仪阳乡小栲山、刘家山头、安临站镇虎门、葛家台等村为界；西与平阴县店子乡柳滩、丁屯等村接壤；南与王庄镇郭场、东焦、魏家坊、花园、郭辛等村毗连；北以米山为界，与王瓜店镇前米山、陈庄等村为邻；隔康王河与湖屯镇南小王庄、钱庄、纸坊，石横镇道口、旅店等村相望。总面积100.84平方公里，占全市总面积的8%。肥梁路、湖王路、孙牛路穿越南北，泰临路、肥桃路、安桃路横贯东西，形成三纵三横的交通网络。2007年，全镇56个自然村，42个行政村，总人口5.69万人，占全市总人口的6%，其中非农业人口4884人，人口密度每平方公里565人，比全市平均密度少188人，人口自然增长率1.5‰。
桃园镇地属平原、丘陵各占一半。自然资源丰富，交通便利。耕地面积5351公顷，粮田面积3130公顷，水利设施配套齐全，旱能浇，涝能排。主要生产小麦、玉米、土豆、白菜。土豆、白菜产量居全市第二。桃园镇是中国土特名优产品—肥城桃（又称大佛桃）的正宗产地和主产区，已有1100多年的栽培历史，被誉为“世上桃园”，桃园镇由此得名。全镇肥桃面积2670公顷，是中国肥桃生产第一镇，被载入大世界基尼斯记录。境内资源丰富，主要矿产为石灰石、砂、粘土，石灰石储量40亿立方米，粘土储量10亿立方米，居全市首位，是生产水泥的优质原料。
境内有大小峰峦66个，按自然位置分为北列诸山、东南山群、南列诸山，均属泰山山脉的延伸。米山、凤凰山、五龙山、娃娃山、鸡鸣山，最高海拔309.9米，最低海拔78米，平均海拔105米。康王河、金线河流经境内，自东向西流入汇河，雨季河水上涨，水流湍急；冬春则成为涓涓细流，遇旱则断流干涸，属季节性河流。
桃园镇属暖温带半湿润季风气候区，四季分明。冬春两季多风，雨雪稀少；夏秋两季气候温热，雨量集中。平均气温为12.9℃，年极端最高气温39.3℃，极端最低气温-17℃，最热是7月份，最冷是1月份，月均气温20℃的时期一般达5个月之久，大于10℃的积温为4412.8℃。平均地温为16℃，大体比气温高24℃。年日照时数为2654小时。