Vaudoncourt liegt am nordöstlichen Rand der Landschaft Bassigny, etwa 15 Kilometer westlich von Vittel. Durch die Gemeinde fließt der Ruisseau de Vaudoncourt, ein Nebenfluss des Anger. Umgeben wird Vaudoncourt von den Nachbargemeinden Morville im Norden, Auzainvilliers im Nordosten, Bulgnéville im Südosten, Aingeville im Südwesten sowie Malaincourt im Westen.