Xã Đồng Loan nằm ở phía đông bắc huyện Hạ Lang, có vị trí địa lý:

• Phía đông xã Lý Quốc
• Phía tây giáp xã Thắng Lợi
• Phía nam giáp Trung Quốc và xã Quang Long
• Phía bắc giáp xã Minh Long.

Xã Đồng Loan có diện tích 27,4 km², dân số năm 1999 là 1.433 người[1], mật độ dân số đạt 52 người/km².

Trên địa bàn xã có một số ngọn núi như Bò Phie, Phia Chao, En Nưa, Pài Lầu, Phia Đeng, Thầu Nưa. Tuyến tỉnh lộ 207 chạy qua địa bàn xã theo hướng đông - tây.