Notre-Dame-du-Mont-Carmel est située en bordure de la rivière Saint-Maurice (rive nord), son côté nord-ouest étant limitrophe à Shawinigan-Sud (fusionné depuis 2003 à Shawinigan); elle est limitrophe à Saint-Louis-de-France, côté est. Son côté nord-ouest comporte une grande zone de marais s'étendant à l'est de la rivière Saint-Maurice entre le lac Trotochaud et le crique à Rocheleau, jusqu'au lac Noir qui s'avère le plan d'eau de tête de la rivière des Chutes et qui est situé à l'est du Lac à la Tortue.