方山县位于山西省西部，吕梁山中部，东临娄烦县、交城县，西与临县毗邻，北与兴县、岚县接壤；南与离石区相接。全县总面积1433平方千米，总人口15万人（2008年）。辖5个镇、2个乡：圪洞镇、马坊镇、峪口镇、大武镇、北武当镇、积翠乡、麻地会乡。县政府驻圪洞镇。
地势由东北向西南倾斜，西北和东南部为土石山，西南部为丘陵，中部为平川。县境东部的关帝山主峰南阳山最高，海拔2831米，亦系吕梁山脉之最高峰；最低海拔987米。北川河纵贯南北，有神堂沟、马坊沟、圪洞沟、南阳沟、峪口沟、冯家庄沟、店坪沟等支流汇入。属暖温带半干旱气候，年均温8℃，年降水量560毫米。矿藏有煤、铁、铜、铅、钨、锌、石棉、云母、水晶石、硫磺等。
209国道及以及104、218、320省道穿越县境。景点有关帝山国家级森林公园、国家重点风景名胜区北武当山（中国北方道教圣地）、庞泉沟、观音阁、南阳沟、省级重点文物保护单位大武鼓楼等。