Phường Nam Sơn nằm ở phía nam thành đông nam thành phố Bắc Ninh, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Quế Võ
• Phía tây giáp phường Hạp Lĩnh và phường Khắc Niệm
• Phía nam giáp huyện Tiên Du và huyện Quế Võ
• Phía bắc giáp phường Vân Dương.

Phường có diện tích 11,92 km², dân số năm 2018 là 32.659 người[1], mật độ dân số đạt 2.740 người/km².