月亮湖水库位于湖北省麻城市鼓楼办事处东南十里处。北与阎河镇交界,南与南湖办事处枫香畈村接壤,东邻龟山镇东湾村,西与桃林河大河相接。有直接通往水库的油柏公路。水库距离中心城区4km。
月亮湖水库水利风景区处于京广大道与106国道绕城线的交汇点,紧邻沪汉蓉快铁、麻武高速公路,大广高速公路。距麻城市区4km,距京九铁路二级区段站麻城火车站8km,距武汉天河机场90km,距阳逻深水码头75km,南距黄冈市117km,北距信阳市145km。市内有麻胜公路与六条乡道贯通整个区域。景区在构造上属于秦岭东西构造带向东延伸的大别山复背斜中段南麓。大别山脉呈西北-东南走向,横亘在鄂豫皖三省边界地区。大坝地区组成的岩层主要是元古界的石英砂岩、石英岩、石英片岩。月亮湖谷低处堆积白垩-第三系的红层,基岩露头较多。大坝之下,则是第四系的松散堆积层。