佐久穂町は、長野県の東部、南佐久郡の北部に位置し北は佐久市、西は茅野市、南は小海町と北相木村、東は群馬県南牧村と上野村に接しています。
町の中央部を千曲川の清流が南北に貫流し、その沿岸に沿って国道141号とJR小海線が走っています。また千曲川を境とした西部の八ヶ岳山系と東部の秩父山系の嶺を結ぶ国道299号が東西に走っています。