El terme municipal de Sant Martí de Llémena té una extensió de 44km2 amb una densitat de 12 hab/km2 i s'estén per la vall mitjana de la Llémena, a l'extrem nord-oest del Gironès.

Els límits del terme municipal són al nord amb Sant Miquel de Campmajor, a l'est amb Sant Aniol de Finestres, Amer i Sant Julià del Llor i Bonmatí, al sud amb Sant Gregori i a l'est amb Canet d'Adri.

Comprèn quatre unitats geogràfiques, que corresponen als quatre pobles històrics que constitueixen el municipi.
 

Al nord hi ha Granollers de Rocacorba, al centre, Sant Martí de Llémena; a l'est Llorà i finalment, al sud del municipi, les Serres.

Entre Llorà i Sant Martí de Llémena es situa el veïnat d'El Pla de Sant Joan.