Xã Đông Nam có diện tích: 9,33 km²[1]. Theo Tổng điều tra dân số năm 1999, xã Đông Nam có dân số 5.193 người[1]. Đây là xã có mật độ dân cư thấp nhất huyện Đông Sơn.

Xã Đông Nam nằm ở cực nam huyện Đông Sơn, giáp giới với ba huyện: Quảng Xương, Nông Công, Triệu Sơn. Địa giới hành chính:

• Phía đông giáp xã Đông Vinh, thành phố Thanh Hóa;
• Phía nam giáp xã Quảng Yên (huyện Quảng Xương) và xã Hoàng Giang (huyện Nông Cống);
• Phía tây giáp xã Hoàng Sơn (huyện Nông Cống) và xã Đồng Thắng (huyện Triệu Sơn);
• Phía bắc giáp các xã Đông Phú và Đông Quang, huyện Đông Sơn.

Đây là địa phương có tuyến Đường cao tốc Ninh Bình – Thanh Hóa đi qua đang được xây dựng.