Xã Phúc Xuân nằm ở phía tây bắc thành phố Thái Nguyên, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp xã Phúc Hà và xã Quyết Thắng
• Phía tây giáp huyện Đại Từ
• Phía nam giáp thị xã Phổ Yên và xã Phúc Trìu
• Phía bắc giáp huyện Đại Từ.

Xã Phúc Xuân có diện tích 18,92 km², dân số năm 1999 là 4.364 người,[1] mật độ dân số đạt 231 người/km².

Xã nằm ven tỉnh lộ 253, tiếp giáp với Hồ Núi Cốc ở phía tây nam và cách không xa khu du lịch trên hồ.