Xã Hoàng Khai nằm ở phía Nam huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang, Việt Nam. Diện tích của xã là khoảng 14,38 km² và có khí hậu ôn đới.
Theo thống kê năm 2019, dân số của xã là khoảng 3.416 người, với đa số dân tộc Kinh.
Xã Hoàng Khai có nhiều danh lam thắng cảnh như Hồ Thần Nguyên, Hang Múa, núi Mực, thác Chùa Hang, thác Yến Sơn, rừng Quốc gia Ba Vì - Yên Sơn, vàng đá Hoàng Khai.
Đặc sản của xã gồm có cá rô đồng, gà nòi, ổi, vú sữa, rượu ngô và trái cây rừng.