Село Вовнянка знаходиться на березі річки Вовнянка, вище за течією на відстані 2,5 км розташоване село Широка Долина, нижче за течією на відстані 1,5 км розташоване село Мар'янське. Поруч проходить автомобільна дорога Т 1710. За 2 км від села розташований Миргородський аеродром.