Xã Hồng Ca cách trung tâm huyện Trấn Yên 30 km về phía tây nam, có vị trí địa lý:

• Phía bắc giáp xã Kiên Thành
• Phía nam và tây giáp huyện Văn Chấn
• Phía đông giáp xã Hưng Khánh và xã Hưng Thịnh.

Xã Hồng Ca có diện tích 93,25 km², dân số năm 2019 là 5.965 người[2], mật độ dân số đạt 64 người/km².

Điều kiện tự nhiên

Địa hình: Xã tương đối phức tạp, mật độ đồi núi dày đặc, xen kẽ là đất trồng lúa và trồng màu.

Khí hậu: Xã Hồng Ca nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với một số yếu tố như sau:

• Nhiệt độ trung bình: 22,9 °C
• Nhiệt độ cao nhất: 38,9 °C
• Nhiệt độ thấp nhất: 3,3 °C
• Độ ẩm trung bình: 87%
• Lượng mưa trung bình: 2.135 mm.
• Mưa tập trung vào tháng 5 đến tháng 9.
• Lượng mưa trong các tháng này chiếm tới 70% lượng mưa trong cả năm. Đầu năm thường mưa nhỏ kéo dài tiết trời âm u.
• Lượng bốc hơi trung bình 630 mm/m²
• Mùa đông gió thịnh hành theo hướng Bắc - Đông Bắc.
• Mùa hè gió thịnh hành theo hướng Đông - Đông Nam.
• Sương mù xuất hiện từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau.

Thủy văn: Xã Hồng Ca là xã vùng sâu vùng xa nhiều đồi núi và hệ thống các khe suối dày đặc, chủ yếu là các khe suối nhỏ. Các khe suối như: Ngòi Lâu, suối lạnh, suối mường hồng, suối bậu,...