Гремяченское сельское поселение располагается в центральной части Хохольского муниципального района Воронежской области. Административным центром поселения является село Гремячье, расположенное в 27 км к югу от областного центра – г. Воронеж и в 30 км от административного центра муниципального района – рп Хохольский.
В 2015 году в соответствии с Законом Воронежской области от 13.04.2015 № 40-ОЗ «О преобразовании некоторых муниципальных образований Хохольского муниципального района Воронежской области» были преобразованы Гремяченское сельское поселение и Рудкинское сельское поселение, входящие в состав Хохольского муниципального района Воронежской области, путём объединения в Гремяченское сельское поселение с административным центром в селе Гремячье.
Сельское поселение включает в себя четыре населённых пункта: село Гремячье, село Дмитриевка, село Рудкино, село Ивановка.
Территорию поселения пересекают реки Дон и Еманча.
Сеть автомобильных дорог общего пользования связывает сельское поселение с населенными пунктами района. Поселение с севера на юг пересекает автомобильная дорога регионального значения Воронеж-Луганск (В 38-0).