Perrogney-les-Fontaines liegt etwa 33 Kilometer südlich von Chaumont. Hier entspringt der Fluss Aujon. Umgeben wird Perrogney-les-Fontaines von den Nachbargemeinden Courcelles-en-Montagne im Norden und Nordosten, Noidant-le-Rocheux im Nordosten und Osten, Flagey im Südosten, Aprey im Süden sowie Auberive im Südwesten und Westen.
Durch die Gemeinde führt die Autoroute A31 mit der Tank- und Rastanlage „Langres-Perrogney“.
