Xã Yên Thịnh có vị trí địa lý:

• Phía tây và bắc giáp tỉnh Tuyên Quang
• Phía đông giáp xã Bản Thi và xã Yên Thượng
• Phía nam giáp xã Yên Thượng và tỉnh Tuyên Quang.

Xã Yên Thịnh có diện tích 49,88 km², dân số năm 2019 là 1.625 người,[2] mật độ dân số đạt 33 người/km².

Trên địa bàn xã Yên Thịnh có nhiều khe suối nhỏ rồi hợp lại thành suối Bản Cầu chảy sang tỉnh Tuyên Quang. Yên Thịnh có tỉnh lộ 255 chạy trên địa bàn, nối sang tỉnh Tuyên Quang.