Xuân Bái là xã thuộc vùng bán sơn địa nằm ở cực tây của huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa, phía Đông giáp xã Thọ Xương, phía Tây là Sông Chu danh giới giữa hai huyện Thọ Xuân và Thường Xuân, phía Nam giáp xã Xuân Cao - Thường Xuân, phía Bắc giáp xã Phúc Thịnh, với huyện Ngọc Lặc.

Phía bắc và phía tây bao quanh bởi Hữu ngạn sông Chu, con sông lớn thứ hai của tỉnh Thanh Hóa, tả ngạn là huyện Thường Xuân, cách đường Hồ Chí Minh 2 km về hướng tây và cách thị trấn Thọ Xuân 18 km về hướng tây.

Với hơn 2km quốc lộ 47^c chạy qua và Công trình thủy lợi đập Bái Thượng trên địa bàn điều tiết nước tưới tiêu cho 2 con sông, sông Chu và sông Nông Giang nên rất thuận lợi cho việc giao thương giữa các vùng miền thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội.

Từ xa xưa nơi đây là vùng rừng núi rậm rạp, những người có công đầu đến khai phá lập làng mở ấp là cụ Lê Phúc Chân và hai con là Lê Phúc Thành và Lê Phúc Bình. Những năm đầu thế kỷ XV, khi Lê Lợi giấy binh khởi nghĩa đánh đuổi giặc Minh, những tên làng Bái Thượng, Bái Đô cũng xuất hiện từ đây. Đặc biệt thời kỳ thực dân Pháp đô hộ nước ta và cho tiến hành xây dựng đập Bái Thượng, số dân đi phu từ Hải Phòng, Nghệ An, Hà Nam Ninh tập trung về sinh sống, lập nghiệp ở đây. Hiện dân số toàn xã là gần 7 nghìn người, trong đó có một số ít là người dân tộc thiểu số (Thái, Mường).