Am Schwielochsee, im Norden des Spreewaldes
Mochow liegt in der Niederlausitz etwa neun Kilometer von der Stadt Lieberose und etwa acht Kilometer von Straupitz entfernt.
Umliegende Ortschaften sind Goyatz im Norden, Lamsfeld im Osten, Groß Liebitz im Südosten.
Mochow liegt nahe dem Großen Mochowsee im Übergang der Lieberoser Heide in den Spreewald.
In der Nähe von Mochow verläuft die Landesstraße 44 nach Straupitz.