汾阳市位于山西省腹地偏西，太原盆地西缘，吕梁山东麓。东经111°26′-112°00′22〞，北纬37°08′44〞-37°29′10〞。东及北部与文水县相邻，东南与平遥县、介休市相交，西南为孝义市，西与中阳县、离石区相连。东西长52千米，南北宽37千米。全市总面积1176平方千米，总人口41万人（2008年）。辖2个街道、9个镇、3个乡：文峰街道、太和桥街道、贾家庄镇、杏花村镇、冀村镇、肖家庄镇、演武镇、三泉镇、石庄镇、杨家庄镇、峪道河镇、西河乡、阳城乡、栗家庄乡。市政府驻太和桥街道鼓楼东街。
地势西北高东南低，形成高山、丘陵、平川三种地貌。西北部为山区，主要山峰有薛公岭、黄芦岭、白虎岭、石桦崖等。石桦崖最高，海拔2043米。中与西南部为黄土丘陵区。东南部为平川，属太原盆地组成部分，为粮棉集中产区。文峪河及其支流虢义河、阳城河、峪道河、向阳河等穿流市境，汇入汾河。属暖温带半干旱气候，年均温10℃，年降水量480毫米。矿藏有煤、铁、铝矾土、铅锌、石膏、石英石等。孝柳铁路及307国道和太（原）军（渡）、汾（阳）介（休）等干线公路过境。古迹有省级重点文物保护单位后土圣母庙、太符观、杏花村新石器遗址、峪道河新石器遗址、北垣底新石器遗址。文峰塔高90余米，为全省第一高塔。