Saint-Denis-d'Authou est un petit village situé dans le département d'Eure-et-Loir et la région du Centre. Ses habitants sont appelés les Dionysiens et les Dionysiennes.
La commune compte 503 habitants depuis le dernier recensement de la population datant de 2007.
Situé à 240 mètres d'altitude, La rivière la thironne, la rivière la vinette sont les principaux cours d'eau qui traversent le village de Saint-Denis-d'Authou.
Saint-Denis-d'Authou est une commune du parc naturel régional du Perche.