Thành phố Sông Công giáp thành phố Thái Nguyên về phía bắc; giáp huyện Phú Bình về phía Đông và giáp thị xã Phổ Yên về phía Tây và phía Nam. Thành phố có vị trí khá thuận lợi: Cách thủ đô Hà Nội 65 km về phía Bắc, cách thành phố Thái Nguyên 15 km về phía Nam, cách sân bay quốc tế Nội Bài 45 km, cách hồ Núi Cốc 17 km.

Dân cư

Thành phố Sông Công hiện có 109.409 nhân khẩu, tập trung ở các đô thị và nhà máy, xí nghiệp.

Địa hình

Địa hình tương đối bằng phẳng, mang đặc điểm của miền trung du, nền dốc dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây, có nhiều ngọn cao vài trăm mét. Nơi cao nhất trong khu vực nội thành là ngọn núi Tảo (54 m), cao độ nền trung bình thường ở mức 15 – 17 m. Thành phố Sông Công được dòng sông Công chia làm 2 khu vực phía Đông và phía Tây tạo 2 nhóm cảnh quan chính: Khu vực phía Đông có địa hình đồng bằng, xen lẫn gò đồi nhỏ và thấp, có độ cao trung bình từ 25 – 30 m, phân bố dọc theo thung lũng sông thuộc các xã Bá Xuyên, xã Tân Quang và các phường Lương Châu, Thắng Lợi, Cải Đan, Phố Cò, Bách Quang: - Khu vực phía Tây có địa hình chủ yếu là gò đồi và núi thấp với độ cao 80 – 100 m; một số đồi cao khoảng 150 m và núi thấp trên 300 m, phân bố dọc theo ranh giới phía Tây thị xã trên địa phận các xã Bình Sơn và Vinh Sơn.

Khí hậu

Thành phố Sông Công thuộc vùng trung du Bắc Bộ.

• Nhiệt độ không khí trung bình 23 °C, nhiệt độ tháng cao nhất là 28 °C, nhiệt độ tháng thấp nhất là 16,1 °C, nhiệt độ cao tuyệt đối là 39,4 °C và nhiệt độ thấp tuyệt đối là 3 °C
• Độ ẩm trung bình năm (%): 82%, độ ẩm trung bình tháng cao nhất là 86%, độ ẩm trung bình tháng thấp nhất là 78%, độ ẩm thấp tuyệt đối là 16%.
• Lượng mưa trung bình hàng năm là 2168 mm, số ngày mưa hàng năm là 142 ngày, lượng mưa tháng lớn nhất là 443 mm, lượng mưa tháng nhỏ nhất 22 mm, số ngày mưa trên 50 mm là 12 ngày, số ngày mưa trên 100 mm là 2-3 ngày, lượng mưa ngày lớn nhất là 353 mm, lượng mưa tháng lớn nhất là 1103 mm, lượng mưa tăng dần từ đầu mùa đến cuối mùa và đạt tới mức lớn nhất vào tháng 8.

Thủy văn

Sông Công bắt nguồn từ vùng Đèo Khế, tỉnh Thái Nguyên, chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam. Sau khi ra khỏi hồ Núi Cốc ở phía Tây thành phố Thái Nguyên, nó chia thành hai nhánh. Nhánh chính chảy qua trung tâm thành phố Sông Công, qua thị xã Phổ Yên để hội lưu với sông Cầu từ bên phải tại ranh giới ba xã Thuận Thành (thị xã Phổ Yên), Trung Giã (huyện Sóc Sơn, Hà Nội) và Hợp Thịnh (huyện Hiệp Hòa tỉnh Bắc Giang). Nhánh phụ nhỏ hơn chảy qua phía Bắc thành phố Sông Công, huyện Phú Bình rồi chảy vào thị xã Phổ Yên để nối với sông Cầu tại ranh giới ba xã Tân Phú, Thuận Thành (thị xã Phổ Yên), Đại Thành (huyện Hiệp Hòa).

Sông này dài 96 km. Diện tích lưu vực 951 km², cao trung bình 224 m, độ dốc trung bình 27,3%, mật độ sông suối 1,20 km/km². Tổng lượng nước 0,794 km³ ứng với lưu lượng trung bình năm 25 m³/s, môđun dòng chảy năm 26 l/s.km². Mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 10, chiếm 74,7% lượng nước cả năm; tháng 8 có lượng dòng chảy lớn nhất chiếm 19,30% lượng nước cả năm; tháng cạn kiệt nhất chiếm 1,8% lượng nước cả năm.

Địa chất

• Vùng Gò Đầm có nền đất tốt, cường độ chịu lực R = 2-2,5 Kg/cm^2
• Vùng ven sông địa hình lòng chảo có cường độ chịu lực thấp hơn R = 1-1,5 Kg/cm^2
• Mực nước ngầm thường xuất hiện ở độ sâu từ 4–5 m.