Saint-Martin-le-Vieil est située dans le nord-ouest du département de l’Aude, en région Occitanie. La commune appartient au Lauragais, territoire de transition entre la plaine audoise, la Montagne Noire et le bassin carcassonnais. Elle fait partie de Carcassonne Agglo et relève de la 3e circonscription de l’Aude.

Le village se trouve à proximité de Bram, de Carcassonne et du Canal du Midi. Cette position lui permet de bénéficier d’un environnement rural préservé tout en restant proche des principaux axes de circulation et des services des communes voisines.

L’autoroute A61 est accessible par l’échangeur de Bram, situé à environ 7 km du village. La gare SNCF de Bram constitue également l’accès ferroviaire le plus proche. L’aéroport de Carcassonne permet, quant à lui, de rejoindre facilement le territoire depuis des destinations plus éloignées.

Depuis Saint-Martin-le-Vieil, Carcassonne se rejoint en environ 25 à 30 minutes. Toulouse se situe à environ 1 heure de route, et Narbonne à environ 1 h 15, selon l’itinéraire choisi et les conditions de circulation. Ces temps sont donnés à titre indicatif et peuvent varier selon le trafic.

Le territoire communal s’étend sur environ 13,25 km², avec une altitude comprise entre 130 et 306 mètres. Saint-Martin-le-Vieil est classée comme commune rurale à habitat dispersé et se situe hors unité urbaine, tout en appartenant à l’aire d’attraction de Carcassonne.

La commune est également marquée par son réseau hydrographique. Elle est drainée par le Lampy, la Vernassonne, le ruisseau de Tenten, le ruisseau de Fontorbe, le ruisseau du Rossignol et le ruisseau du Trapadous. Le Lampy et la Vernassonne participent fortement à l’organisation naturelle du territoire et à l’identité paysagère de la commune.

Cette situation donne à Saint-Martin-le-Vieil une place particulière : un village rural du Lauragais, proche de la Montagne Noire, relié au bassin de vie de Bram et à l’agglomération de Carcassonne, tout en restant ouvert vers Toulouse, Narbonne et le littoral méditerranéen.