Посёлок Ольянтайтамбо расположен в долине р. Урубамба (Священная долина инков) в 60 км к северо-западу от г. Куско на высоте 2792 м н. у. м. на правом берегу р. Patakancha около её впадения в р. Урубамба (протекает по южной границе посёлка). В XV веке древнее поселение было разрушено инками и на его месте основано новое. Тогда же был построен церемониальный центр на холме Cerro Bandolista. От подножия холма к храму на его вершине ведут две лестницы, между которыми расположены сельскохозяйственные террасы. На противоположном краю поселка на высоте ок. 3000 м н. у. м. находится ещё один археологический комплекс эпохи инков Pinkuylluna.
Ольянтайтамбо, как и вся Священная долина инков, расположен в природной зоне Quechua (meso-andino) с его умеренным количеством осадков и умеренным уровнем влажности, с комфортными среднегодовыми температурами. Растительность на склонах представлена травянистыми и суккулентными видами и полукустарниками. Единственный вид деревьев, произрастающих и в долине, и на склонах — Eucalyptus globulus, интродуцированный в нижний пояс Перуанских Анд для производства строительной древесины в 1860 г.