Brethenay liegt etwa fünf Kilometer nördlich des Stadtzentrums von Chaumont an der Marne. Umgeben wird Brethenay von den Nachbargemeinden Bologne im Nordwesten und Norden, Riaucourt im Norden und Nordosten, Treix im Osten, Condes im Süden sowie Jonchery im Westen.