Sainte-Gemme-en-Sancerrois liegt in Zentralfrankreich, etwa 37 Kilometer nordöstlich von Bourges. Umgeben wird Sainte-Gemme-en-Sancerrois von den Nachbargemeinden Savigny-en-Sancerre im Norden, Boulleret im Nordosten, Bannay im Osten und Südosten, Sury-en-Vaux im Süden sowie Subligny im Westen.