Pettoranello si erge a 737 metri sul livello del mare, su un colle alle pendici del monte Patalecchia, laddove il massiccio del Matese degrada nella pianura isernina.
Il territorio comunale è compreso tra i 506 e i 1126 metri sul livello del mare per una superficie di Kmq 15,53.
È bagnato dal fiume Carpino che ne tratteggia parte del confine con il comune di Carpinone.
Le coordinate geografiche (Municipio) sono:
41° 34' 26,76'' Nord
14° 16' 42,24'' Est
Pettoranello, oltre con Carpinone, confina con i territori comunali di: Isernia, Longano, Castelpetroso e Castelpizzuto.
