Cobos de Cerrato se encuentra en la ladera a Oeste del valle del Río Franco, en una zona en la que este río forma un suave meandro. El caserío ocupa la zona baja de la ladera, llegando junto al propio cauce del río y sube la suave ladera, con las bodegas en la parte más alta. La carretera que recorre el valle del Río Franco del Norte a Sur atraviesa el pueblo y lo comunica con Hontoria de Cerrato y Peral de Arlanza, ambos en la provincia de Burgos por el norte y con Royuela de Río Franco y Espinosa de Cerrato por el Sur. Otra carretera cruza el río y tras subir el páramo se dirige a Antigüedad.