头寨子镇在会宁县西北部（过去通称关川），东靠汉家岔、河畔镇，南接定西县石硖湾、白碌乡，西与榆中县的贡井、中连川乡相接，北与新庄、郭城驿镇近邻。南北长约40公里，东西宽约30公里，全镇总流域473.8平方公里是会宁县地域最大的乡镇。