Woonsocket se encuentra ubicada en las coordenadas 42°00′30″N 71°30′58″O / 42.00833, -71.51611.

Según la Oficina del Censo, la ciudad tiene un área total de 20,62 km² (8 mi²), de la cual 20 km² (7,7 mi²) es tierra y 0,6 km² (0,2 mi²) (3.14%) es agua.

Según la Oficina del Censo en 2000 los ingresos medios por hogar en la localidad eran de $30,819, y los ingresos medios por familia eran $38,353.

Los hombres tenían unos ingresos medios de $31,465 frente a los $24,638 para las mujeres.

La renta per cápita para la localidad era de $16,223.