San Vincenzo è situato sul mar Ligure, nel tratto di costa a sud di Livorno, che prende il nome di Costa degli Etruschi e che si estende dal capoluogo fino a Piombino, ubicato nella Maremma livornese, è delimitato a nord dal comune di Castagneto Carducci e a sud dal Parco costiero di Rimigliano e dal comune di Piombino.