Mouron-sur-Yonne liegt etwa 60 Kilometer südsüdöstlich von Auxerre an der Yonne, die die Gemeinde im Westen begrenzt. Umgeben wird Mouron-sur-Yonne von den Nachbargemeinden von Cervon im Norden, Montreuillon im Osten und Südosten, Epiry im Süden sowie Sardy-lès-Épiry im Westen.