Vanosc se situe dans la vallée de la Vocance, sur un versant exposé au sud, à une douzaine de kilomètres au sud-ouest d'Annonay. Son relief présente des altitudes très variées, depuis les abords de la Cance jusqu'à des sommets plus élevés vers Burdignes et la croix de la Charousse, le bourg principal se trouvant à une altitude intermédiaire. Le hameau de Pouillas constitue un lieu important au sud-est du village. Le territoire communal est proche de la Haute-Loire et de la Loire. Son paysage associe des forêts exploitées sur les hauteurs et des pentes plus douces où se maintient l'élevage. Vanosc partage ses limites avec plusieurs communes, dont Le Monestier, Saint-Julien-Molhesabate et Riotord.
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