La cathédrale se situe dans le centre-ville du Mans, au nord-est de la cité Plantagenêt. Elle est entourée de la place du Cardinal-Grente au nord, de la place Saint-Michel à l’ouest, de la Psalette et ses jardins à l’est et en contrebas au sud de la place du Jet-d’Eau. Elle marque la fin de la Grande Rue qui est la voie principale de la vieille ville. La cathédrale est orientée sur un axe du nord-ouest vers le sud-ouest.
