Xã Phù Nham nằm ở phía đông thị xã Nghĩa Lộ, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Văn Chấn
• Phía tây giáp phường Cầu Thia và xã Nghĩa Lợi với ranh giới là ngòi Thia
• Phía nam giáp xã Nghĩa Lộ và xã Thanh Lương
• Phía bắc giáp huyện Văn Chấn và xã Sơn A.

Xã có diện tích 21,09 km², dân số năm 2019 là 7.103 người[2], mật độ dân số đạt 337 người/km².