La commune d'Ougney-Douvot se trouve dans la vallée inférieure du Doubs, à 279 mètres d'altitude, à 25 km de Besançon et à 8 km de Baume-les-Dames. Ougney-Douvot offre la particularité d'être constituée de quatre hameaux, étendus sur sept kilomètres : d'amont en aval, Ougney-les-Champs et Douvot sur la rive droite de la rivière, et Ougney-le-Bas et Ougney-la-Roche sur la rive gauche.
On accède au village soit par la Nationale 83 depuis Sechin, soit par l'ancien chemin de halage, aujourd'hui aménagé en voie départementale (D277), qui suit le cours de la rivière.
Plus élevée au Sud (563 mètres à la Louvière) qu'au Nord (335 mètres), une barrière montagneuse, d'orientation Nord-Est/Sud-Ouest, longe la rivière et encadre le village. Le cours sinueux du Doubs au fond de la vallée marque fortement le site.
La commune couvre une vaste superficie à vocation essentiellement forestière et agricole. De très hauts peupliers, espèce caractéristique du site d'Ougney-Douvot, bordent la rivière sur sa rive gauche depuis Ougney-la-Roche jusqu'aux abords du pont.
