Saint-Vallerin liegt etwa 14 Kilometer südwestlich von Chalon-sur-Saône. Umgeben wird Saint-Vallerin von den Nachbargemeinden Montagny-lès-Buxy im Norden, Jully-lès-Buxy im Osten und Nordosten, Chenôves im Süden und Südosten, Fley im Westen und Südwesten sowie Cersot im Nordwesten.