La localidad está ubicada al noroeste del estado de Aguascalientes y distribuida geográficamente entre la Sierra Madre Occidental y el Valle de Aguascalientes. El Pueblo Mágico colinda por el norte con los municipios de Calvillo y Jesús María, por el sur con Rincón de Romos y Pabellón de Arteaga; por último, hace frontera con el estado de Zacatecas por el este y el oeste. Para acceder a San José de Gracia desde la capital del país, debes tomar la carretera 57D hasta Santiago de Querétaro y luego la carretera 45D que lleva directamente a destino. También puedes tomar un avión a la capital del estado, ya que el Pueblo Mágico está a solo 57 Km de esta.
El clima predominante en el municipio es frío, sobre todo en la zona de la sierra Fría. La temperatura media anual es de 16°C, registrándose la máxima en junio y julio, y la mínima en diciembre, enero y febrero; los meses calurosos se presentan a partir de abril. La precipitación media anual oscila entre 450 a 600 milímetros. Los vientos son alisios de dirección suroeste-noreste y noreste-suroeste durante el verano y parte del otoño.