Xã Cao Sơn  nằm phía Đông Nam của huyện Anh Sơn cách trung tâm huyện 20 km, có tổng diện tích tự nhiên 3137,52ha. Địa hình của xã rộng, phức tạp chiều dài từ đầu xã đến cuối xã theo trục đường Nhân Tài - Già Giang là khoảng 12 km, khoảng cách giữa trung tâm các thôn trên địa bàn xã bình quân từ 3,5 km - 6 km, 3/4 diện tích tự nhiên là đồi núi, khi có mưa to bị chia cắt thành nhiều vùng cô lập, dân cư phân bố rải rác trên các quả đồi, cơ sở hạ tầng còn thấp kém, đường giao thông đi lại còn gặp nhiều khó khăn, tổng chiều dài các trục đường trên địa bàn xã là 172 km, trong đó mới bê tông hóa, nhựa hóa được 131,8 km.

 Nằm chung trên dải đất miền Trung, khí hậu Cao Sơn cũng mang những nét chung của vùng nhiệt đới - mang khí hậu 4 mùa rõ rệt. Mùa xuân thời tiết ấm áp, mùa hè thường nắng nóng, có gió Lào thổi về làm không khí oi bức khó chịu, nhiệt độ ngày đêm từ 35 - 37°c, có khi lên tới 40 - 41°c, mùa thu thời tiết mát mẻ, thường mưa lũ nhiều, mùa đông thường rét đậm kéo dài.

      Tài nguyên thiên nhiên nơi đây khá phong phú, đã và đang sẽ trở thành thế mạnh trong chiến lược phát triển kinh tế. Điều kiện tự nhiên, thổ nhưỡng phù hợp cho phát triển trang trại, các loại cây trồng có giá trị...Ngoài cây Chè chủ lực, nơi đây có những cánh rừng tràm xanh biếc... Đất đai phù hợp trồng các loại cây ăn quả và các loài Hoa có giá trị như: Cam, Bưởi, Nhãn, Hồng....các loại Hoa như: Hoa Ly, Hoa Cúc, Hoa Lay Ơn... Đây là tiềm năng đã và đang đánh thức con người Cao Sơn vươn lên làm giàu chính đáng. Với sự nỗ lực, cố gắng của cấp ủy đảng, chính quyền và toàn thể nhân dân đã xây dựng thành công xã đạt chuẩn nông thôn mới vào năm 2023.