Huyện Bình Xuyên nằm ở phía đông tỉnh Vĩnh Phúc, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp thành phố Phúc Yên
• Phía tây giáp thành phố Vĩnh Yên và huyện Yên Lạc, huyện Tam Dương
• Phía nam giáp huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội
• Phía bắc giáp huyện Tam Đảo và thị xã Phổ Yên, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên.

Hệ thống sông chính ở Bình Xuyên là sông Cà Lồ và các phụ lưu của nó là sông Phan và sông Cánh.