Lage von Chêne-Sec innerhalb des Gemeindegebiets von Beauvernois
Chêne-Sec liegt in der Landschaft Bresse im Tal des Flusses Brenne, der das nördliche Gemeindegebiet berührt. Der Hauptteil der Gemeindegemarkung ist fast im vollen Umfang von der Gemeinde Beauvernois im Département Saône-et-Loire umgeben und grenzt außerdem an Rye im Nordwesten und La Chassagne im Norden. Ebenfalls von Beauvernois umgeben sind die beiden Exklaven der Gemeinde Chêne-Sec.
