Thạch Đồng là một xã trung du miền núi của huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa, cách trung tâm huyện 5km về phía Tây.
- Phía Bắc giáp xã Thạch Bình và xã Thạch Tân;
- Phía Nam giáp xã Thạch Long;
- Phía Đông giáp xã Thạch Định, xã Thành Hưng;
- Phía Tây giáp xã Cẩm Long (huyện Cẩm Thủy).
        Xã Thạch Đồng phân ranh giới với xã Thạch Long là con mương tiêu (gọi là Hón Sành) chảy từ cánh đồng chiêm (đồng Lỳ) thôn Phú Ổ chạy qua cánh đồng thôn Đại Dương ra sông Bưởi. Phía Tây phân ranh giới với xã Cẩm Long, huyện Cẩm Thủy bởi đồi Thánh Giá, chạy từ Châu Sơn, Thạch Bình xuống hang Ma Thạch Long. Phía Bắc phân ranh giới với xã Thạch Bình bởi hồ Bàu Sỏi, xã Thạch Bình.
        Từ trung tâm xã Thạch Đồng đi qua xã Thạch Tân, đi theo Tỉnh lộ 516, đến xã Thạch Quảng gặp đường Hồ Chí Minh, đi tiếp khoảng 130km đến Thủ đô Hà Nội. Từ trung tâm xã qua Thạch Định đến cầu Cứng Kim Tân về phía Đông là ra thị xã Bỉm Sơn, đi tiếp đường 1 khoảng 60km đến thành phố Thanh Hóa hoặc từ trung tâm xã qua Thạch Long đến cầu Cổ Tế đi khoảng 56km đến thành phố Thanh Hóa.
       Địa hình Thạch Đồng thuộc lòng máng, được tạo thành bởi dãy đồi đất phía Tây (được gọi là đồi Thánh Giá) xen kẽ với những núi đá vôi giữa địa hình như núi Thờ, núi Chiêng, núi Sọn và những ngọn đồi thấp như đồi Đống Ông, đồi Trầu, đồi Than. Thạch Đồng có 2 phần phía Đông và 1/3 phía Nam được bao bọc bởi dòng sông Bưởi, bắt đầu từ Hón Sâm làng Đồng Trạch đến Hón Sành xã Thạch Long.

       Về tài nguyên nước: Tài nguyên nước gồm nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Nước mặt là nguồn nước cung cấp cho cây trồng chủ yếu từ sông Bưởi qua hệ thống kênh mương có trên địa bàn. Có dòng sông Bưởi chạy qua 1 phần địa bàn xã Thạch Đồng (gồm 2 thôn Đồng Trạch và Duyên Linh), thuộc phụ lưu của sông Mã. Vào thời kỳ nhà Minh cai trị, sông Bưởi có tên là sông Tế Giang, sau này đổi tên thành sông Bưởi (còn có tên là sông Bảo). Sông Bưởi có tổng chiều dài lên tới 130km, bắt nguồn từ huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình chảy qua huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Ở huyện Thạch Thành, sông Bưởi chảy từ xã Thạch Lâm đến xã Thạch Long với chiều dài chừng 60km, sau đó chảy qua hai xã Vĩnh Khang và Vĩnh Hòa, huyện Vĩnh Lộc rồi đổ vào sông Mã.
          Vị trí địa lý tạo điều kiện thuận lợi cho xã trong việc trồng lúa, trồng cây công nghiệp hàng năm, lâu năm và kết hợp nuôi trồng thủy sản.