Huyện Thọ Xuân nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa vùng đồng bằng với vùng miền núi (vùng đồng bằng bán sơn địa) ở phía Tây Bắc tỉnh Thanh Hoá; huyện có ranh giới hành chính tiếp giáp với các huyện như sau: phía Bắc giáp huyện Ngọc Lặc, Yên Định; phía Đông giáp huyện Thiệu Hoá; phía Tây giáp huyện Thường Xuân, Ngọc Lặc; phía Nam giáp huyện Triệu Sơn.
Hệ thống giao thông huyện Thọ Xuân tương đối thuận lợi với 1216,3 km đường bộ gồm: 67 km đường quốc lộ (đường Hồ Chí Minh, QL47, 47B, 47C); 57 km đường tỉnh: 506B, 506C, 514B, 515, 515D, 506D, đường KKT Nghi Sơn đi CHK Thọ Xuân; 62 km đường huyện gồm 15 tuyến đạt đường cấp VI-V; và khoảng 1006,5 km đường thôn xóm đã được cứng hóa 100%.
Tuy nhiên, hệ thống giao thông phát triển chưa đồng bộ giữa các vùng: vùng Tả ngạn sông Chu còn nhiều khó khăn do cầu qua sông Chu còn thiếu, địa hình không bằng phẳng và thường xuyên bị ngập lụt do ảnh hưởng giữa hệ thống sông Chu và sông Cầu Chày.
Đặc biệt trên địa bàn có Cảng Hàng không Thọ Xuân thành lập năm 2013, là một CHK phát triển nhanh, đến năm 2018 đạt khoảng 876.000 hành khách, tần suất 184 lượt cất hạ cánh/tuần. Hiện đã được Bộ GTVT thống nhất quy hoạch thành CHK quốc tế, điều chỉnh nâng công suất giai đoạn đến năm 2030 từ 2,5 triệu khách/năm lên 5 triệu khách/năm.
Ngoài ra, về đường thủy nội địa có Sông Chu được xếp loại sông cấp 4 đã được Bộ GTVT thống nhất chủ trương nâng cấp thành tuyến đường sông trung ương. Bên cạnh đó, có Sông Cầu Chày được xếp loại sông cấp 6.
Xem thêm quy hoạch giao thông huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hóa. TẠI ĐÂY.
Xem thêm quy hoạch giao thông huyện Hà Trung, tỉnh Thanh Hóa. TẠI ĐÂY.