Entouré par les communes de Saint-Denis-de-Vaux, Jambles et Châtel-Moron, Barizey est situé à 2 km au sud-ouest de Saint-Denis-de-Vaux la plus grande ville des environs.
Situé à 294 mètres d'altitude, la Rivière L'orbise est le principal cours d'eau qui traverse la commune de Barizey.
La commune est proche du parc naturel régional du Morvan.