Der Markt Rennertshofen liegt am Südrand der Fränkischen Alb, die hier zur Donau hin abflacht, zugleich am Südsaum des Naturparks Altmühltal, auf dem linken Ufer des von Nordwest aus der Alb kommenden Flüsschens Ussel, das wenige Kilometer südöstlich bei Stepperg in die Donau mündet. Nach Norden zu öffnet sich das weite Wellheimer Trockental, durch das eine ursprüngliche Laufrichtung der Urdonau während der Tertiärzeit vor einigen Millionen Jahren nachgewiesen ist.