Thị trấn Thiệu Hóa nằm gần trung tâm huyện Thiệu Hóa, có Sông Chu chảy qua, chia thị trấn thành hai phần phía bắc và phía nam sông Chu. Thị trấn có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp xã Tân Châu và xã Thiệu Nguyên
• Phía tây giáp xã Thiệu Phúc và xã Thiệu Vận
• Phía nam giáp huyện Đông Sơn và xã Thiệu Trung
• Phía bắc giáp xã Thiệu Duy và xã Thiệu Phú.

Thị trấn Thiệu Hóa có diện tích 10,68 km2, dân số năm 2018 là 16.950 người, mật độ dân số đạt 1.587 người/km2.[2]

Thị trấn nằm dọc theo quốc lộ 45, điểm nối giữa các thị trấn Vĩnh Lộc, Quán Lào ở phía bắc với thị trấn Rừng Thông và với thành phố Thanh Hóa ở phía nam.