·         Phía đông giáp thị trấn Rừng Thông

·         Phía tây giáp xã Đông Hoàng và xã Đông Ninh

·         Phía nam giáp xã Đông Minh và xã Đông Thịnh

·         Phía bắc giáp xã Đông Thanh và huyện Thiệu Hóa.

Xã Đông Khê có diện tích 6,51 km², dân số năm 2018 là 6.584 người, mật độ dân số đạt 1.011 người/km².

Mau Rủn là một hồ lớn nằm trên địa bàn xã Đông Khê và Đông Hoàng, trước đây trồng nhiều sen.