Huyện Sơn Động nằm ở phía đông tỉnh Bắc Giang, huyện lỵ của huyện là thị trấn Ân Châu, cách thành phố Bắc Giang 75 km về phía đông, cách trung tâm thủ đô Hà Nội 145 km, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn và huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh
• Phía tây giáp huyện Lục Ngạn và huyện Lục Nam
• Phía nam giáp thành phố Hạ Long, thành phố Uông Bí và thị xã Đông Triều thuộc tỉnh Quảng Ninh
• Phía bắc giáp huyện Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn.

Huyện có diện tích 845,77 km2, dân số năm 2008 là 72.930 người. Huyện lỵ là thị trấn An Châu nằm trên quốc lộ 31.