Расположен в 47 километрах к югу от Вологды.

Железнодорожная станция Грязовец на линии Ярославль — Вологда.

В нескольких км к западу проходит автотрасса М8.

Через город протекает речушка Ржавка, принадлежащая к бассейну Каспийского моря. В черте города находится исток реки Лухта, принадлежащая к бассейну Северного Ледовитого океана.