오이타현에 위치한 도시. 오이타현의 남부에 위치하고 있다.

서쪽에는 타케타시, 북쪽에는 오이타시, 동쪽에는 우스키시와 사이키시와 접하며 남쪽으로 미야자키현 니시우스키군 히노카케초, 노베오카시와 접한다.

동쪽에 오토게산(大峠山, 275m), 하이다케산(佩楯山, 753.8m)이 있으며, 미야자키현과 경계를 이루는 남쪽에 소보산(祖母山, 1,756m)과 카타무키산(傾山, 1,605m), 미쿠니토게산(三国峠, 630m)이 있다. 서쪽은 아소 외륜산맥이 둘러싸고 있고, 북쪽에는 요로이가다케(鎧ヶ岳, 847m)등 산이 매우 많은 지역이다.

시의 중심지는 미에마치역 인근이며, 옆 타케타시처럼 오노강을 따라 시가지가 발달되어 있다.

에도시대에는 오노군(大野郡)에 속하던 지역으로, 오카번(현 타케타시)에 속하였다.

폐번치현후 오카현에 속하였으나, 1871년에 오카현이 오이타현으로 편입되면서 오이타현의 오노군에 속하게 된다. 그 뒤 오노군에 속해있던 지역이 우스키시, 사이키시, 오이타시, 타케타시 등으로 떨어져 나가면서 남은 오노군 영역(미에마치, 키요카와무라, 오가타마치, 아사지마치, 오노마치, 치토세무라, 이누카이초)이 2005년에 시로 승격되었는데 이것이 현재의 분고오노시다.

호히 본선이 시역을 관통하며, 아사지역, 오가타역, 분고키요카와역, 미에마치역, 스가오역, 이누카이역 6개 역이 관내에 위치한다. 또한 오가타역과 미에마치역에는 특급 아소보이!와 큐슈횡단특급이 정차하고 있다.

고속도로는 없고, 고속화도로가 있다. '나카큐슈횡단도로'(中九州横断道路)가 지나며, 이누카이IC, 치토세IC, 오노히가시IC, 오노IC, 아사지IC가 관내에 위치해 있다.

국도는 10번 국도, 57번 국도, 326번 국도, 442번 국도, 502번 국도가 지나고 있다.

시내버스는 오이타버스 그룹의 오노타케타버스(大野竹田バス)와 큐신교통(臼津交通)에서 운행 중이다. 또한 우스키시와 타케타시, 사이키시와 오이타시를 잇는 급행 버스와 일반 버스도 운행중에 있다.

고속버스는 구마모토 사쿠라마치 버스터미널에서 출발하여 오이타시를 잇는 '야마비코호'가 정차하고 있다.

제조업으로는 화학공업이 발달되어 있으며, 카와스미 화학과 츄오 화학이 사업소를 두고 있다. 그 외에도 농업이나 임업이 발달하였다.