Xã Bình Yên nằm ở phía tây nam huyện Định Hóa, có vị trí địa lý:
Phía đông giáp xã Trung Lương
Phía tây giáp xã Thanh Định
Phía nam giáp xã Điềm Mặc và xã Sơn Phú
Phía bắc giáp xã Định Biên và xã Đồng Thịnh.
Xã Bình Yên có diện tích 7,45 km², dân số năm 1999 là 2.978 người, mật độ dân số đạt 400 người/km².[1]
Tỉnh lộ 264 nối giữa hai huyện Đại Từ và Định Hóa chạy qua phần ranh giới phía đông của xã.
Một trong hai nhánh chính của thượng nguồn sông Công chảy từ xã Thanh Định qua xã Bình Yên, ngoài ra, một nhánh của sông Chợ Chu cũng bắt nguồn từ xã Thanh Định và chảy qua địa bàn phía bắc của xã.
