Palmillas es uno de los 43 municipios en que se encuentra dividido el estado mexicano de Tamaulipas, localizado en la zona suroeste del estado, su cabecera es el pueblo de Palmillas.

La cabecera municipal está localizada a los 23º18′ latitud norte y a los 99º32′ longitud oeste, a una altitud 1293 m s. n. m. El Municipio está ubicado en la parte suroeste de Tamaulipas. Limita al Norte con el Municipio de Jaumave y Municipio de Miquihuana; al sur con el Municipio de Tula (Tamaulipas) y al oeste con el Municipio de Bustamante (Tamaulipas). Cuenta con una extensión territorial de 484.71 kilómetros cuadrados, que representa el 0.95 por ciento del total del Estado de Tamaulipas.