Quando um usuário se conecta por uma VPN, a geolocalização de IP não falha, ela apenas responde a uma pergunta diferente da que você queria fazer. A consulta identifica corretamente a rede pela qual o tráfego está saindo no momento, que é o servidor do provedor de VPN, e não a conexão do próprio usuário. Se esse servidor de saída fica em outro país, o resultado de localização vai situar o usuário lá com segurança e de forma correta, porque, do ponto de vista da rede, é realmente dali que o tráfego se origina.
Os proxies se comportam da mesma forma em princípio, embora os detalhes variem. Um proxy de encaminhamento repassa uma requisição de um IP para outro, e o destino só vê o endereço do proxy. Um proxy transparente pode repassar o endereço original do cliente em um cabeçalho, mas um proxy bem configurado o oculta totalmente. Em qualquer caso, a consulta de geolocalização não está errada sobre o IP que recebeu. Ela simplesmente descreve a rede à qual esse IP pertence, que é a infraestrutura do operador do proxy ou da VPN, e não a pessoa por trás dela.
Isso importa para dois casos de uso diferentes que costumam ser confundidos. Se o seu objetivo é conformidade ou localização de conteúdo, uma leitura precisa da rede de saída muitas vezes é exatamente o que você precisa, já que essa é a jurisdição pela qual o tráfego é legalmente roteado. Se o seu objetivo é detecção de fraudes, o sinal interessante não é a localização em si, mas o fato de a conexão vir de uma infraestrutura conhecida como provedor de VPN ou de hospedagem, e não de uma rede residencial ou móvel, o que é um dado separado da geolocalização em si.
Detectar que um IP pertence a uma infraestrutura de VPN ou de proxy é um problema diferente de situar esse IP em um mapa, e depende de acompanhar quais faixas de endereços são operadas por provedores de hospedagem e de VPN, uma lista que muda constantemente à medida que novos serviços são lançados e os antigos são reatribuídos. Isso está disponível como um sinal opcional junto com o resultado geográfico, já que incluí-lo por padrão em todas as respostas deixaria mais lentas as requisições que não precisam dele.
Nada disso torna a geolocalização de IP menos útil. Apenas faz dela uma descrição da topologia da rede, que é o que ela sempre foi. Trate um resultado sinalizado como VPN como "esta conexão sai no momento por esta rede", e não como "com certeza não é aqui que o usuário mora", e os dados fazem exatamente o que prometem. Para obter detalhes de rede junto com os campos de localização, passe mg_extras=1 ou o cabeçalho X-MG-Extras na consulta IPv4 ou IPv6.