Mirepoix liegt im Pyrenäenvorland in einer Höhe von etwa 300 m zwischen den Städten Pamiers (ca. 20 km westlich) und Carcassonne (ca. 40 km nordöstlich) bzw. Limoux (ca. 33 km südöstlich). Etwa 30 km nördlich liegt die Stadt Castelnaudary; etwa 25 km südwestlich befindet sich das Städtchen Foix. Die Gemeinde liegt am Südufer des Flusses Hers-Vif, an der Mündung seines Zuflusses Countirou. Das Klima ist gemäßigt; Im Jahr fällt ca. 755 mm Regen.
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