Dannemoine liegt etwa 33 Kilometer ostnordöstlich von Auxerre am Canal de Bourgogne. Der Armançon begrenzt die Gemeinde im Westen. Umgeben wird Dannemoine von den Nachbargemeinden Cheney im Norden und Nordwesten, Molosmes im Osten, Épineuil im Süden und Südosten, Tonnerre im Süden, Junay im Westen und Südwesten sowie Vézinnes im Westen.