Thị xã Mỹ Hào nằm ở phía đông bắc tỉnh Hưng Yên, cách thành phố Hưng Yên 28 km về phía bắc, cách trung tâm thủ đô Hà Nội 28 km về phía đông bắc, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Cẩm Giàng và huyện Bình Giang thuộc tỉnh Hải Dương
• Phía tây giáp huyện Yên Mỹ
• Phía nam giáp huyện Ân Thi
• Phía bắc giáp huyện Văn Lâm.

Thị xã Mỹ Hào có diện tích 79,06 km² và dân số năm 2018 là 158.673 người.