Xã Hoàng Vân là xã miền núi thuộc phía Tây Bắc của huyện Hiệp Hòa, cách trung tâm huyện khoảng 7km. Phía Đông giáp xã Hoàng An; phía Tây giáp xã Tiên Phong huyện Phổ Yên và xã Hà Châu, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên; phía Nam giáp xã Đức Thắng và xã Thái Sơn; phía Bắc giáp xã Thanh Vân.
Xã có địa hình nhiều gò đồi thấp. Diện tích tự nhiên là 668,84ha; trong đó, đất nông nghiệp là 479,78ha; đất phi nông nghiệp là 188,06ha, còn lại là các loại đất khác.
Xã thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa; lượng mưa trung bình năm là 2.097mm; trong đó mùa mưa chiếm 91,6%, tập trung nhiều vào các tháng 5, 6, 7; nhiệt độ trung bình năm khoảng từ 22-250C, nhiệt độ cao nhất là 38,50C, nhiệt độ thấp nhất khoảng 7-80C.
Hệ thống giao thông thuỷ bộ của xã Hoàng Vân khá thuận lợi. Tỉnh lộ 288 với nền đường rộng 9,0m, mặt đường rộng 7,0m apphan nối liền thị trấn Thắng với Hoàng Vân (Trung tâm An toàn khu II) trong đó có 2,5km chạy qua xã Hoàng Vân. Đồng thời đây cũng là một trong hai trục đường chính đến với Khu du lịch văn hoá cấp Quốc gia đặc biệt ATKII, xã Hoàng Vân.
Xã có nguồn tài nguyên nước dồi dào được cung cấp bởi hệ thống kênh 3 chạy qua địa bàn xã với chiều dài khoảng 1,3km được xây dựng từ thời Pháp thuộc, cung cấp nước cho trên 80% diện tích gieo trồng của toàn xã. Ngoài ra hệ thống nước ngầm, nước mạch khá phong phú phục vụ nhu cầu sinh hoạt của nhân dân.
