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.