Phường Đông Sơn nằm gần trung tâm thành phố Thanh Hóa, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp phường Quảng Hưng
• Phía tây giáp phường Đông Vệ và phường Lam Sơn
• Phía nam giáp phường Quảng Thành
• Phía bắc giáp phường Đông Hải và phường Đông Hương.

Phường Đông Sơn có diện tích 0,84 km², dân số năm 1999 là 9.622 người, mật độ dân số đạt 11.154 người/km².