La città di Thiene è situata al centro dell'ampia pianura nord vicentina, nella cosiddetta zona della Pedemontana, vicino allo sbocco della Val d'Astico, antica via per la Germania. Dista in linea d'aria 10 km da Schio, 20 da Vicenza e 22 da Bassano del Grappa. Fanno da corona: a est le colline pedemontane di Sarcedo e Fara Vicentino; a sud la pianura che scende con dolce inclinazione verso il capoluogo di Vicenza e i suoi colli Berici; a sud-ovest le prime propaggini dei monti Lessini, la zona collinare di Monte di Malo e Monteviale digradante dolcemente fino a Sovizzo; a nord-ovest il cono del Monte Summano e a nord l'Altopiano dei sette comuni. Corsi d'acqua:

1. Rozzola, alveo naturale proveniente da Carrè, entra in città parallela e ad est di via del Costo, scorre sotto via Pecori Giraldi, via Gorizia, un tratto di via Corradini, obliqua attraversando l'ex Nordera fino all'inizio di via S.Filippo Neri, costeggia la chiesa di San Rocco e poco sotto incontra la Roggia di Thiene, si dirige a sud, passa sotto alla ferrovia, costeggia ad ovest l'aeroporto e sotto Cà Ghellina confluisce nella roggia Verlata.
2. Roggia di Thiene, scavata dal 1278 al 1281, si origina a Santorso in località la masena dal ramo del torrente Timonchio che scende da San Rocco, taglia via Sessegoli, via Volti, via Enrico da Ca Zeno, via Maglio e costeggia la provinciale Schio-Piovene rimanendo alta e visibile per lunghi tratti fino all'incrocio della Favorita; si dirige, sempre a cielo aperto, verso Zanè passando davanti alla villa delle Garziere e, sempre costeggiata dalla pista ciclabile, affianca la statale 349 entrando nel territorio comunale dove, dietro un diroccato casello della ex ferrovia per Rocchette, vi è la chiusa per dirottare l'acqua verso il Rostone; la Roggia di Thiene scende in direzione di via Lazio, affianca ad est il lanificio Ferrarin, sbuca in piazza C. Battisti, scorre sotto il Castello e sotto piazza Chilesotti (dove è visibile sotto una lastra trasparente), piega a destra passando a sud degli ex bagni pubblici, scende a fianco di via De Marchi, scorre a fianco del vecchio bottonificio Facchinetti e confluisce nella Rozzola.
3. Roggia Verlata, scavata nel 1276, parte da Sarcedo 100 metri prima del ponte sull'Astico per Breganze, le sue acque sono quelle del canale Mordini (che capta le acque del torrente Astico poco sotto il ponte tra Zugliano e Lugo di Vicenza) che dopo alcuni salti d'acqua per generare elettricità si ripartisce in tre rami. La Roggia Verlata è il ramo destro che costeggia Villa Capra a est, prosegue e con una secca curva a destra si dirige verso la frazione Madonnetta. Dopo la contrà Maglio la roggia originaria si riversava sul greto del torrente Igna e poco dopo le acque venivano nuovamente captate per proseguire nel loro corso artificiale (secondo alcuni autori passava sopra il torrente Igna con un ponte in legno) mentre ora passa sotto il torrente Igna entro un condotto e sbuca in contrà Contrà, si dirige verso Cà Orecchiona, Rozzampia, costeggia a est l'abitato e quindi piega verso Cà Ghellina dove incontra la roggia di Thiene, gira attorno a Villaverla, si dirige verso Novoledo, affianca via Bosco e all'altezza di Vivaro versa le sue acque nel torrente Igna poco prima che questo confluisca nel Timonchio.
4. Rostone, acqua proveniente dalla roggia di Thiene che, in prossimità del confine tra Thiene e Zanè, si divide in due rami; il Rostone aggira a ovest le Vianelle di Thiene, si dirige verso la contrà Bosco di Marano Vicentino e la contrà Molina di Malo, quindi verso la periferia ovest di Villaverla dove vicino alla strada per Isola Vicentina si getta nel torrente Timonchio. Mentre attualmente funge da canale scolmatore