Gmina Wielgomłyny to gmina wiejska w województwie łódzkim, w powiecie radomszczańskim. W latach 1975-1998 gmina położona była w województwie piotrkowskim.
Gmina Wielgomłyny położona jest na południowo-wschodnim krańcu przedrozbiorowej Wielkopolski, na granicy z Małopolską.
Znaczna część granic gminy ma naturalny charakter. Na wschodzie wyznacza ją rzeka Pilica, na południu – duże kompleksy leśne, na północy przechodzi wierzchołkiem góry Chełmo (323 m n.p.m.). Z zachodu na wschód, przez obszar gminy przepływa rzeczka Biestrzykówka, nad którą położone są liczne wsie. Pofałdowane tereny otaczające Wielgomłyny zalicza się do większej jednostki geograficznej, zwanej Wzgórzami Radomszczańskimi.