Villes-sur-Auzon est une commune française située dans le département de Vaucluse, en région Provence-Alpes-Côte d'Azur.

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Le village est situé au sud-est et au pied du mont Ventoux. Par sa position géographique, il est aussi proche des gorges de la Nesque.

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Il est situé à 20 km de Carpentras et 40 km d'Avignon. Sur la commune, la route départementale 942 arrive de Mazan. L'autoroute la plus proche est l'autoroute A7 et la gare TGV celle d'Avignon.

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Le territoire à l'ouest du bourg fait partie de la plaine du comtat, terre relativement cultivée, alors que le territoire à l'est du bourg fait partie des contreforts des monts de Vaucluse, terres de bois et de garrigues.

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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.