Onsbjerg har en befolkning på 244 og et areal på 0,3 km2. Byen ligger på det vestlige Samsø mellem Tranebjerg og færgehavnen Sælvig. Den ligger lavt i et kuperet morænelandskab, som især er præget af hatformede bakker, opstået under istidens afsmeltning. En af disse, Dyret, 1 km sydvest for byen, er med 50 m Sydsamsøs højeste punkt. Dyrkede marker omgiver Onsbjerg; der er 2 km til havet, og byen er mere præget af landbrug end turisme. Servicebehovet dækkes af Tranebjerg 2 km mod sydøst.