Xã Mường Cơi nằm ở phía đông huyện Phù Yên, cách thị trấn Phù Yên 16 km, cách thành phố Sơn La khoảng 145 km về phía tây và cách Hà Nội khoảng 155 km về phía đông.

Phía tây giáp với xã Mường Thải, phía nam giáp với xã Huy Thượng, phía đông nam giáp với Tân Lang, phía đông giáp huyện Tân Sơn (Phú Thọ), phía đông bắc giáp với huyện Văn Chấn (Yên Bái). Trung tâm xã Mường Cơi là cửa ngõ giao thông, giao thương với các huyện, tỉnh bạn.