Xã Thiệu Nguyên nằm ở phía bắc của huyện Thiệu Hóa, thuộc tả ngạn sông Chu.

• Phía đông giáp xã Tân Châu, huyện Thiệu Hóa (ranh giới tự nhiên là sông Chu).
• Phía nam giáp các xã Tân Châu và thị trấn Thiệu Hóa, huyện Thiệu Hóa (ranh giới tự nhiên là sông Chu).
• Phía tây giáp thị trấn Thiệu Hóa, huyện Thiệu Hóa.
• Phía bắc giáp thị trấn Thiệu Hóa và xã Thiệu Duy, huyện Thiệu Hóa.