La municipalité de Autrey-lès-Gray est située dans le département Haute-Saône.
Les villes limitrophes sont les suivantes : Bouhans-et-Feurg, Auvet-et-la-Chapelotte, Mantoche, Fahy-lès-Autrey, Broye-les-Loups-et-Verfontaine, Champagne-sur-Vingeanne, Saint-Seine-sur-Vingeanne, Essertenne-et-Cecey, Poyans.
3 infirmiers et infirmières à domicile travaillent à Autrey-lès-Gray.