Villaviudas se encuentra situado en el valle del arroyo Prado, unos de los arroyos que recorren la unidad paisajística del Cerrato. El núcleo se encuentra en el último tramo del valle, muy próximo a la desembocadura en el Pisuerga, y en el punto en que ambos valles se encuentran, creando una zona llana de considerable amplitud. El valle del arroyo Prado es recorrido de Este a Oeste por la carretera autonómica de primer nivel C-619 que une Palencia con Magaz de Pisuerga, Baltanás, Tórtoles de Esgueva y Aranda de Duero, carretera que atraviesa Villaviudas en el tramo entre Reinoso y Baltanás, y constituye los dos únicos accesos al núcleo.