Obec sa nachádza v západnej časti Slovenska. Z hľadiska administratívneho členenia leží obec Hruboňovo v Nitrianskom kraji, v severnej časti okresu Nitra. Obec hraničí s okresom Topoľčany. Územie sa nachádza približne v strede medzi Topoľčanmi a Nitrou a približne rovnako vzdialené sú od nej aj mestá Hlohovec a Piešťany. Jej susedné obce sú Šurianky, Malé Zálužie, Kapince, Biskupová, Čermany, Preseľany, Hrušovany, Koniarovce a Výčapy Opatovce. Obec má dve katastrálne časti a to Výčapky a Suľany, ktoré v minulosti tvorili dve samostatné obce no neskôr boli spojené pod názvom Hruboňovo.
Obec je situovaná približne v strede Nitrianskej pahorkatiny, konkrétne na jej časti Bojnianska pahorkatina. Hruboňovo sa geograficky rozprestiera priemerne vo výške 177 m n. m., pričom najvyšší bod dosahuje výšku 245 m n.m. a najnižší 160 m n.m. Obcou preteká vodný tok Perkovský potok.