Xã Song Liễu nằm ở tận cùng phía Tây Nam huyện Thuận Thành nơi giáp ranh ba tỉnh, thành phố là Bắc Ninh, Hưng Yên và Hà Nội. Nơi giáp ranh ba tỉnh thành thuộc thôn Ngọc Lâm (xã Song Liễu, huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh), thôn Tân Nhuế (xã Lạc Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên), thôn Yên Mỹ (xã Dương Quang, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội). Xã có vị trí, ranh giới:

• Phía bắc giáp với xã Xuân Lâm
• Phía đông giáp với xã Ngũ Thái
• Phía nam giáp với các xã Lạc Đạo, xã Chỉ Đạo, đều thuộc huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên
• Phía tây giáp với xã Dương Quang, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội.