汾陽市位于山西省腹地偏西，太原盆地西緣，呂梁山東麓。東經111°26′-112°00′22〞，北緯37°08′44〞-37°29′10〞。東及北部與文水縣相鄰，東南與平遙縣、介休市相交，西南為孝義市，西與中陽縣、離石區相連。東西長52千米，南北寬37千米。全市總面積1176平方千米，總人口41萬人（2008年）。轄2個街道、9個鎮、3個鄉：文峰街道、太和橋街道、賈家莊鎮、杏花村鎮、冀村鎮、肖家莊鎮、演武鎮、三泉鎮、石莊鎮、楊家莊鎮、峪道河鎮、西河鄉、陽城鄉、栗家莊鄉。市政府駐太和橋街道鼓樓東街。
地勢西北高東南低，形成高山、丘陵、平川三種地貌。西北部為山區，主要山峰有薛公嶺、黃蘆嶺、白虎嶺、石樺崖等。石樺崖最高，海拔2043米。中與西南部為黃土丘陵區。東南部為平川，屬太原盆地組成部分，為糧棉集中產區。文峪河及其支流虢義河、陽城河、峪道河、向陽河等穿流市境，匯入汾河。屬暖溫帶半干旱氣候，年均溫10℃，年降水量480毫米。礦藏有煤、鐵、鋁礬土、鉛鋅、石膏、石英石等。孝柳鐵路及307國道和太（原）軍（渡）、汾（陽）介（休）等干線公路過境。古跡有省級重點文物保護單位后土圣母廟、太符觀、杏花村新石器遺址、峪道河新石器遺址、北垣底新石器遺址。文峰塔高90余米，為全省第一高塔。