Huyện Yên Thế nằm ở phía bắc tỉnh Bắc Giang, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn
• Phía đông nam giáp huyện Lạng Giang với ranh giới tự nhiên là sông Thương
• Phía tây giáp huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên
• Phía tây bắc giáp huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên
• Phía bắc giáp huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên
• Phía nam và phía tây nam giáp huyện Tân Yên.

Huyện Yên Thế có diện tích 301,26 km², dân số năm 2013 là 102.574 người với 8 dân tộc sinh sống, trong đó dân tộc thiểu số chiếm 27%. Dân số thành thị có 9.457 người (chiếm 9,85%); dân số nông thôn 86.549 người (chiếm 90,15%); mật độ dân số trung bình 314 người/km².[1]

Yên Thế có địa hình đồi núi trung du, thuộc vùng Đông Bắc Bộ, nằm ở phía tây bắc tỉnh Bắc Giang, giáp với hai tỉnh Thái Nguyên và Lạng Sơn.

Địa hình huyện thấp dần theo hướng đông nam, phía bắc là vùng núi thấp dưới chân dãy núi Bắc Sơn, còn gọi là cánh cung Bắc Sơn chạy từ Lạng Sơn sang Thái Nguyên (một trong năm dãy núi hình vòng cung tạo nên nét đặc trưng của địa hình vùng Đông Bắc).

Chảy qua giữa huyện, theo hướng Đông Nam là con sông Sỏi, một nhánh nhỏ đầu nguồn của sông Thương.