Missillac est situé au nord-ouest de la Loire-Atlantique, à la limite du Morbihan, à 25 km au nord de Saint-Nazaire, 55 km au nord-ouest de Nantes, à 55 km au sud de Vannes et 25 km au sud de Redon.
Les communes limitrophes sont Séverac, Saint-Gildas-des-Bois, Pontchâteau, Sainte-Reine-de-Bretagne, La Chapelle-des-Marais et Herbignac en Loire-Atlantique, Nivillac, Saint-Dolay et Théhillac en Morbihan.
Selon le classement établi par l'Insee en 1999, Missillac est une commune rurale monopolarisée qui fait partie de l'aire urbaine de Saint-Nazaire et de l'espace urbain de Nantes-Saint-Nazaire (cf. Liste des communes de la Loire-Atlantique).
Selon le découpage de la région Bretagne fait par Erwan Vallerie, Missillac fait partie du pays traditionnel de la Brière et du pays historique du Pays Nantais.
La commune est traversée par la voie express Nantes-Vannes.