Phường Hương Sơn nằm ở phía đông nam thành phố Thái Nguyên, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp xã Đồng Liên
• Phía tây giáp phường Trung Thành
• Phía nam giáp thành phố Sông Công và phường Tân Thành
• Phía bắc giáp phường Cam Giá.

Phường Hương Sơn có diện tích 3,10 km², dân số năm 1999 là 10.542 người,[1] mật độ dân số đạt 2.629 người/km².

Trên địa bàn phường có tuyến đường quốc lộ 37 (đường Cách mạng tháng 8) tạo thành ranh giới tự nhiên với phường Trung Thành, một tuyến đường sắt nhánh của Tổ hợp Gang Thép Thái Nguyên ở phía bắc tạo thành ranh giới với phường Cam Giá.