Xã Phúc Sơn nằm ở phía nam huyện Lâm Bình, có vị trí địa lý:
- Phía đông giáp huyện Na Hang
- Phía tây giáp huyện Chiêm Hóa và xã Minh Quang
- Phía nam giáp huyện Chiêm Hóa
- Phía bắc giáp xã Thổ Bình và thị trấn Lăng Can.
Xã có diện tích 90,91 km², dân số năm 2020 là 7.842 người[3], mật độ dân số đạt 86 người/km².