Langenau liegt am Rande der Schwäbischen Alb, unweit von Ulm und dem bayerischen Elchingen. Der Fluss Nau entspringt hier und durchfließt die Stadt. Sie grenzt im Norden an Nerenstetten und Öllingen, im Osten an Rammingen, im Süden an Leipheim und Elchingen sowie im Westen an Beimerstetten und Bernstadt.
Die Siedlung entstand am Fluss Nau, erstmals 1003 als Nawe erwähnt. Im Mittelalter wechselte die Herrschaft mehrfach, bis Langenau 1376 Stadtrechte erhielt und ein Jahr später an Ulm fiel. Die Weberei prägte lange das wirtschaftliche Leben, bis die Weber im Bauernkrieg 1525 gegen die Klosterplünderung kämpften. Nach schweren Kriegszeiten und Truppendurchzügen wurde Langenau 1810 württembergisch und entwickelte sich im 19. Jahrhundert zu einem Markt- und Eisenbahnstandort.
Die Stadt ist bekannt für ihre historischen Bauwerke wie die Martinskirche mit gallo-römischen Spuren und das Wappen mit springendem Pferd als Symbol der früheren Pferdezucht. Die umliegenden Naturschutzgebiete wie das Langenauer Ried und der Ägenberg-Ofenloch zeigen die landschaftliche Vielfalt. Durch die Eingemeindungen von Albeck, Göttingen und Hörvelsingen wuchs Langenau zur drittgrößten Stadt im Alb-Donau-Kreis.