Thị trấn Yên Sơn nằm ở trung tâm huyện Yên Sơn, cách trung tâm thành phố Tuyên Quang khoảng 10 km về phía tây bắc, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp xã Tân Long với ranh giới là sông Lô
• Phía tây giáp xã Lang Quán
• Phía nam giáp các xã Chân Sơn, Trung Môn và thành phố Tuyên Quang
• Phía bắc giáp xã Tứ Quận và xã Phúc Ninh.

Thị trấn có diện tích 29,21 km², dân số năm 2020 là 22.041 người[1], mật độ dân số đạt 754 người/km².