La commune est traversée, suivant la rive droite de la Digeanne, par laD 996, route qui relieDijon au nord de la côte-d'Or en direction deBar-sur-Aube (D 396 dans l'Aube). La route qui entre dans le village par le pont sur la rivière mène à Hierce et continue sur la commune deBeaulieu. Le plateau du nord-est sans habitat n'est parcouru que par une voie forestière, les bois le couvrant presque entièrement.
La Digeanne[1] est à peu près à la moitié de son cours à Montmoyen, sa faible pente lui fait parcourir des méandres qui irriguent de belles prairies. Au niveau du village elle reçoit le ruisseau de Villarnon qui doit son nom à une ferme sur la commune voisine deSaint-Broing-les-Moines, proche de sa source. En limite de commune, il remplit le Vieil-Étang avec l'aide d'un autre ruisseau venu de la source du Chênoi également située sur la commune voisine. À l'entrée du village un autre étang participe de ses eaux, il est artificiel et a été installé pour apporter de l'énergie à la forge, ce qui fait son nom : étang de la Forge. Au sud-ouest de la commune, la limite est formée par le Brévon[2] sur un peu plus de 3,5 km, dont une partie est la rive droite de l'étang de Grand-Bois, barrage sur le Brévon de la commune d'Aignay-le-Duc. Tous ces cours-d'eau font partie du bassin versant de la Seine, la Digeanne rejoint l'Ource[3] qui rejoint elle-même le fleuve dans le département de l'Aube, le Brévon le rejoint directement à une quinzaine de kilomètres au nord-ouest. D'autres sources sur le plateau sud-ouest alimentaient des ruisseaux qui rejoignaient la Digeanne, ils se sont asséchés ou ont été captées (dans les combes Martin et d'Hierce). Le plateau nord-est n'a aucun cours d'eau, comme c'est le cas dans la plupart des forêts de cette région duplateau de Langres dont lescalcaires solubles sont à l'origine de réseaux d'eaux souterraines.
Au, Montmoyen est catégorisée commune rurale à habitat dispersé, selon la nouvelle grille communale de densité à7 niveaux définie par l'Insee en 2022[14].Elle est située hors unité urbaine[15]. Par ailleurs la commune fait partie de l'aire d'attraction de Châtillon-sur-Seine, dont elle est une commune de la couronne[Note 2],[15]. Cette aire, qui regroupe 60 communes, est catégorisée dans les aires de moins de 50 000 habitants[16],[17].
L'occupation des sols de la commune, telle qu'elle ressort de labase de donnéeseuropéenne d’occupationbiophysique des solsCorine Land Cover (CLC), est marquée par l'importance des forêts et milieux semi-naturels (68,9 % en 2018), une proportion identique à celle de 1990 (68,9 %). La répartition détaillée en 2018 est la suivante : forêts (68,9 %),terres arables (19,8 %), prairies (8,4 %), zones agricoles hétérogènes (2,8 %)[18]. L'évolution de l’occupation des sols de la commune et de ses infrastructures peut être observée sur les différentes représentations cartographiques du territoire : lacarte de Cassini (XVIIIe siècle), lacarte d'état-major (1820-1866) et les cartes ou photos aériennes de l'IGN pour la période actuelle (1950 à aujourd'hui)[Carte 1].
Carte des infrastructures et de l'occupation des sols de la commune en 2018 (CLC).
Un menhir classé Monument historique, déplacé àMauvilly puis àChâtillon-sur-Seine, atteste d'une occupation dès le néolithique. Plusieurs tumulus ont fourni du mobilier celtique conservé aumusée du Pays Châtillonnais et des vestiges gallo-romains ont été identifiés aux Closeaux.
Une nécropole mérovingienne avec des sarcophages a été découverte à la Bande des cercueils.
Le territoire relève du bailliage de la Montagne (prévôté de Villiers-le-Duc) au temporel et passe du diocèse de Langres à celui de Dijon au spirituel[19].
L'évolution du nombre d'habitants est connue à travers lesrecensements de la population effectués dans la commune depuis 1793. Pour les communes de moins de 10 000 habitants, une enquête de recensement portant sur toute la population est réalisée tous les cinq ans, les populations de référence des années intermédiaires étant quant à elles estimées par interpolation ou extrapolation[21]. Pour la commune, le premier recensement exhaustif entrant dans le cadre du nouveau dispositif a été réalisé en 2006[22].
En 2023, la commune comptait 71 habitants[Note 3], en évolution de −8,97 % par rapport à 2017 (Côte-d'Or : +1,18 %,France horsMayotte : +2,36 %).
De sinople à la cotice componée d'argent et de gueules de huit pièces, accompagnée en chef d'un arbre d'or fruité de gueules, en pointe d'une voûte romane d'or, à la devise ondée d'azur brochant en pointe.
↑Population municipale de référence en vigueur au 1er janvier 2026, millésimée 2023, définie dans les limites territoriales en vigueur au 1er janvier 2025, date de référence statistique : 1er janvier 2023.
↑a etbDaniel Joly, Thierry Brossard, Hervé Cardot, Jean Cavailhes, Mohamed Hilal et Pierre Wavresky, « Les types de climats en France, une construction spatiale »,Cybergéo, revue européenne de géographie - European Journal of Geography,no 501,(DOI10.4000/cybergeo.23155,lire en ligne, consulté le)