La serie è stata girata a Gubbio (PG) fino all’ottava stagione prima di trasferirsi a Spoleto.
Per tre stagioni Gubbio non è mai stata nominata dai personaggi della fiction, che parlavano genericamente di “paese”, per quanto l’ambientazione non lasciasse dubbi a riguardo, poiché intenzione degli autori era far vivere i personaggi in una generica località della provincia umbra. Solo a partire dalla quarta stagione si è cominciato a identificare esplicitamente la località.
Sono tanti i vicoli e le piazze di questo borgo medievale legato alla vita di San Francesco d’Assisi coinvolti nelle riprese. In particolare ricordiamo tra le location più significative: la Chiesa collegiata di San Giovanni Battista e la Chiesa di San Marziale che forniscono rispettivamente gli esterni e gli interni della parrocchia di Don Matteo; piazza Grande, dove si trova la caserma del maresciallo Cecchini; palazzo Pretorio, che ne fornisce gli interni; parco Ranghiasci, dove Tommasi e Cecchini amano fare jogging.
Nel corso delle stagioni sono state utilizzate altre location per le riprese, in particolare Assisi compare all’inizio della serie, quando Don Matteo viene a sapere dal vescovo di essere stato assegnato alla parrocchia di San Giovanni di Gubbio. Altre località toccate, se pur brevemente, dalla fiction sono Perugia, Bevagna, Foligno, Narni, Orvieto, Umbertide, e in particolare l’Abbazia di Montecorona, Fossato di Vico, la cui stazione ferroviaria è divenuta, in alcune scene, la stazione di Gubbio.