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沁縣牛寺鄉位于縣城北部20公里處，208國道縱貫南北，交通便利。東與松村鄉相連，西鄰沁源縣，南和漳源鎮接壤，北與武鄉、平遙兩縣交界。境內南有華山，東有爛柯山，西有龍珠寺，山大溝深，縱橫交錯。涅河由九龍山發源并自西向東橫穿而過，水源豐富。全鄉總面積137平方公里，其中耕地面積19891畝，占總面積的8%；森林覆蓋面積9萬畝，占總面積的45%，是沁縣乃至長治市典型的林牧鄉鎮。

牛寺鄉是2001年撤并鄉鎮時由原西湯鄉與南涅水鄉合并而成。全鄉轄21個行政村，39個自然村， 1866戶，6813口人。