l territorio di Carpignano Sesia si colloca lungo il corso del fiume Sesia e, a est, nelle vicinanze della parte terminale delle colline moreniche del novarese (Ghemme, Sizzano, Fara Novarese e Briona).
La sua superficie è di 14,76 km². Il paese è a 204 m sopra il livello del mare.
Il clima è di tipo temperato subtropicale caratterizzato da estati calde e umide e da inverni freddi e di scarsa nevosità. Le piogge sono molto elevate in primavera- autunno, mentre in estate-inverno la pioggia è scarsa.
Dal punto di vista geologico il territorio di Carpignano è costituito da formazioni fluvio-glaciali.
Esistono anche dei terreni prevalentemente ghiaiosi, quindi aridi, che sono chiamati "brusareui". I terreni vicino al fiume Sesia sono formati da ghiaia e ciottoli di forma arrotondata uniti a sabbia. Questi ciottoli furono sicuramente il materiale da costruzione più usato: si trovano disposti a forma di "spina di pesce" nelle murature medioevali del "castello".