Xã Phú Thị nằm bên bờ Nam sông Đuống, Có sông Thiên Đức (đoạn chảy qua xã còn có tên gọi là sông Cầu Giàng), cạnh quốc lộ 5. Xã có ranh giới:

• Phía Bắc và Tây giáp xã Đặng Xá
• Phía Tây Nam giáp thị trấn Trâu Quỳ
• Phía Nam giáp xã Dương Xá
• Phía Đông Nam giáp xã Dương Quang
• Phía Đông giáp xã Kim Sơn
• Phía Đông Bắc giáp xã Phù Đổng với ranh giới tự nhiên là sông Đuống.