Se localiza entre los paralelos 20° 55" y 21° 09" de latitud norte y los meridianos 88° 26" y 88° 48" de longitud oeste. Colinda con los siguientes municipios: al norte con Buctzotz, al sur con Quintana Roo y Dzitás, al este con Espita y al oeste con Tunkás, Tekal de Venegas y Dzoncauich.
La cabecera del municipio es Cenotillo. Dentro de la jurisdicción municipal quedan comprendidas, además de la cabecera tres localidades: Tixbacab, Yodzonot Núm. 2 y San Felipe. También se encuentran otras localidades de menor importancia, que son: San Nicolás, Mococa, Pacel, Muctal, Palmero, Cunyá, San Ruto, Kaxec, Kakalhá, Petil, Ocal, Karin, Sihonal, Santa Clara, Cantún, Yohman, Chunyucú, San Pedro, Ebtún, San Antonio, Santa Cruz y Tzumbalam.
Sobre la fundación de Cenotillo "Cenote Pequeño" cabecera del municipio del mismo nombre, se desconocen los datos exactos.
En la época prehispánica perteneció a la provincia de los cupules y después de realizada la conquista, permaneció bajo el régimen de las encomiendas, entre las que se pueden mencionar la de don Diego Burgos y don Diego López de Ricalde en 1583; y la de don José Domingo Pardío en 1744.
Declarada la independencia de Yucatán del reino español y su posterior anexión al resto de la republica mexicana, la población empieza a figurar como cabecera del municipio teniendo bajo su jurisdicción a 3 pueblos anexos: Tixbacab, Sucilá, Panabá.
El 25 de enero de 1886 adquiere el título de villa por decreto, mismo que es derogado 36 años después para volver a la categoría de pueblo.
Es posible que después hubiera otro decreto, ya que en 1930 reaparece como villa.
En la cabecera existen el palacio municipal; dos templos, uno erigido en honor a Santa Clara y el otro a la Virgen de la Natividad, ambos construidos en el siglo XVII. Ademas, la exhacienda Tixbacab. Se pueden apreciar vestigios arqueologicos en la zona denominada Tzebtun.
