Il territorio di Collevecchio si trova nella regione storico-geografica Sabina, più precisamente nella parte dell'Alta Sabina tiberina tra la Valle del Tevere e la catena preappenninica dei Monti Sabini. Confina a sud-est con la provincia di Roma e la provincia di Viterbo, sfiorando a nord quasi la provincia di Terni, quindi la regione Umbria. Il comune di Collevecchio comprende anche due frazioni, Cicignano con una particolare cinta muraria circolare e Poggio Sommavilla di rilevante interesse storico-archeologico, infatti sorge su un'area archeologica costituita da insediamenti e necropoli. I reperti trovati sono esposti nei musei civici di Magliano Sabina, Rieti ed al Museo Archeologico Nazionale di Firenze; alcuni sono conservati nel Museum of Fine Arts di Boston e nel Museo Nazionale di Danimarca a Copenaghen. Le prime conferme di aggregazioni di popolazioni nell'odierno comune di Collevecchio risalgono al paleolitico, genti italiche di origine Indoeuropea frequentavano la parte di confluenza tra i corsi d'acqua, Aia(Imella), Treja e il Tevere ed i terrazzi fluviali, dove il tufo, nell'attuale zona di Grappignano, forma pianori e rupi.