Secara geografis Desa Melirang terletak pada posisi 7°21'-7°31' Lintang Selatan dan 110°10'-111°40' Bujur Timur. Topografi ketinggian desa ini adalah berupa daratan sedang yaitu sekitar 156 m di atas permukaan air laut. Berdasarkan data BPS kabupaten Gresik tahun 2014, selama tahun 2014 curah hujan di Desa Melirang rata-rata mencapai 2.400 mm. Curah hujan terbanyak terjadi pada bulan Desember hingga mencapai 405,04 mm yang merupakan curah hujan tertinggi selama kurun waktu 2012 -2014.

Secara administratif, Desa Melirang terletak di wilayah Kecamatan Bungah Kabupaten Gresik dengan posisi dibatasi oleh wilayah desa-desa tetangga. Di sebelah Utara berbatasan dengan Desa Raci Wetan, Di sebelah Barat berbatasan dengan Desa Mojopuro Wetan, Di Sebelah Selatan berbatasan dengan Bengawan Solo, sedangkan di Sebelah Timur berbatasan dengan Desa Sidorejo.

Jarak tempuh Desa Melirang ke kecamatan adalah 5 KM yang dapat ditempuh dengan waktu sekitar 0.25 Jam, Sedangkan jarak tempuh ke ibu kota kabupaten adalah 29 KM, yang dapat ditempuh dengan waktu sekitar 1.25 Jam.