El pueblo se encuentra a 3.420 m s. n. m., en la margen occidental del río Tomayapo, que fluye casi 90 kilómetros aguas abajo hacia el río San Juan del Oro.
San Lorencito está ubicado en la parte sureste de la meseta árida del Altiplano boliviano.
San Lorencito se encuentra a 49 kilómetros por carretera al noroeste de Tarija, capital del departamento homónimo.
Desde Tarija, la ruta troncal Ruta 1 se dirige hacia el norte, atravesando la Cordillera de Sama a través del Túnel Falda de la Queñua en dirección noroeste y continuando por el pueblo de San Lorencito hacia Camargo, Padcoyo y Potosí.
La población de la localidad ha aumentado ligeramente durante la última década: