Phường Hoàng Văn Thụ nằm ở khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên, có vị trí địa lý:
- Phía đông giáp phường Đồng Bẩm và phường Trưng Vương
- Phía tây giáp phường Quang Trung
- Phía nam giáp phường Đồng Quang và phường Phan Đình Phùng
- Phía bắc giáp phường Quang Vinh.