Petit village de Provence, Saint-Didier est situé à l'est d'Avignon, non loin de Carpentras et de Pernes-les-Fontaines. Le village se trouve au pied des monts de Vaucluse, et au nord-est, il y a une vue sur le mont Ventoux.

L'autoroute la plus proche est l'autoroute A7 et la gare TGV celle d'Avignon.

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La Nesque est un petit cours d'eau qui passe non loin du cœur du village, tandis que celui-ci est traversé par le Barbara.

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La commune, située dans la zone d’influence du climat méditerranéen, est soumise à un rythme à quatre temps : deux saisons sèches, dont une brève en fin d'hiver, une très longue et accentuée en été ; deux saisons pluvieuses, en automne, avec des pluies abondantes sinon torrentielles, et au printemps. Les étés sont chauds et secs, liés à la remontée des anticyclones subtropicaux, entrecoupés d’épisodes orageux parfois violents. Les hivers sont doux. Les précipitations sont peu fréquentes et la neige rare.

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Dans cette commune qui produit des ventoux (AOC), aucun vigneron ne se plaint du mistral, même violent, car celui-ci a des avantages bénéfiques pour le vignoble. Appelé le « mango-fango », le mangeur de boue, il élimine toute humidité superflue après les orages, dégage le ciel et lui donne sa luminosité, préserve les vignes de nombreuses maladies cryptogamiques et les débarrasse d'insectes parasites.

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La commune porte le nom de Saint Didier, qui fut évêque de Vienne (Isère) entre 596 et approximativement 608.