Palenzuela se extiende sobre la ladera sur de un cerro de gran tamaño, llamado Cuesta de la Horca, cuyo volumen se divisa desde varios kilómetros de distancia y está rodeada por el  río Arlanza.

Palenzuela fue declarada en 1969 Conjunto Histórico – Artístico, cuenta con dos barrios de bodegas con alrededor de 170 construcciones, muchas de ellas en buen estado de conservación y otras  rehabilitadas en merenderos.

A los pies del cerro de la Horca, donde está enclavada la villa de Palenzuela, discurre el río Arlanza que da nombre a la Denominación de Origen de los vinos de esta zona.