Rotella sorge alle pendici del Monte Ascensione, nell'entroterra marchigiano, alla confluenza del torrente Oste nel fiume Tesino. I due corsi d'acqua scorrono molto più in basso rispetto ai 395 m s.l.m. circa del centro abitato.

Il torrente Oste, in particolare, ha nel tempo eroso profondamente tutto il versante est del terrazzamento che ospita l'abitato, provocando nei secoli passati frane che hanno sconvolto lo stesso assetto urbanistico originario. Il territorio comunale comprende la parte più rilevante del Monte Ascensione, con la sua sommità a 1103 m s.l.m. e la frazione di Capradosso sugli 800 m. Le altre due frazioni principali sono Castel di Croce e Poggio Canoso, borgo medievale ormai pressoché disabitato.

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