Thị trấn Thọ Xuân nằm ở phía đông huyện Thọ Xuân, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp xã Xuân Hồng
• Phía tây giáp xã Xuân Trường
• Phía nam giáp xã Bắc Lương và xã Tây Hồ
• Phía bắc giáp xã Phú Xuân và xã Xuân Lai.

Thị trấn Thọ Xuân có diện tích 4,78 km², dân số năm 2018 là 8.102 người, mật độ dân số đạt 1.986 người/km².[2]

Tỉnh lộ 506 từ điểm giao cắt với quốc lộ 47 thuộc xã Dân Lực (huyện Triệu Sơn), chạy theo hướng đông nam - tây bắc đến thị trấn Thọ Xuân thì rẽ theo hướng tây - đông, chạy dọc theo hữu ngạn sông Chu sang huyện Thiệu Hóa.