Die Gemeinde Büsserach liegt im Thierstein, auf 420 m ü. M., 4,5 km südöstlich der Stadt Laufen (Luftlinie), im schönen Schwarzbubenland. Die Bezirke Dorneck und Thierstein liegen durch den Passwang getrennt, etwas abseits des restlichen Kantons. Büsserach liegt dafür aber nur zirka 20 km von Basel entfernt und grenzt somit direkt an den wichtigen Wirtschaftsraum. Viele Einwohner nutzen diese Nähe, sie arbeiten in der Stadt und geniessen das wunderschöne Wohnen auf dem Land. Die Lüssel, ein kleiner Fluss, der am Passwang entspringt, fliesst mitten durch das Dorf und gibt dem Tal den Namen «Lüsseltal».
Südlich des Dorfes befindet sich die klusartige Engstelle beim Schloss Thierstein an der Passwangstrasse, wo die Lüssel die Kette von Chienberg (769 m ü. M.) und Lingenberg (760 m ü. M.) durchbricht. Auch der südlich dieses Durchbruchs gelegene Kessel von Schlossgut gehört noch zu Büsserach. Nach Osten erstreckt sich der Gemeindeboden bis auf den Kamm des Mettenbergs, auf dem mit 813 m ü. M. der höchste Punkt von Büsserach erreicht wird. Von der Gemeindefläche entfielen 2014 12 % auf Siedlungen, 46 % auf Wald und Gehölze, 41 % auf Landwirtschaft und etwas weniger als 1 % auf unproduktives Land.
Zu Büsserach gehören einige Einzelhöfe. Nachbargemeinden von Büsserach sind Breitenbach, Fehren, Meltingen, Erschwil und Grindel im Kanton Solothurn sowie Wahlen im Kanton Basel-Landschaft.