Le village se situe entre Port-sur-Saône et Chemilly, bordé par la Saône sur son flanc occidental.

Depuis sa création, le village de Vauchoux a toujours été rattaché à la paroisse de Scye qui dispose d'une église depuis le 11ème siècle, preuve de l'ancienneté du village. Par la suite, l'église de Scye fut transférée au prieuré de Marteroy. La dîme de Vauchoux était donc payée au prieuré.

Les constructions se sont structurées autour de la rue principale formant un village-rue. Les fermes représentent la majorité du bâti, hormis le château construit au 18e siècle et qualifié de "relais de chasse de Louis XV". Organisées de façon alignée comme dans la rue de la Fontaine ou bien un peu un retrait de la voie publique, elles sont représentatives des fermes-blocs haut-saônoises, seul l'emplacement du logis diffère. Au cours des années 1820, la commune s'équipe d'une maison commune regroupant l'école, le logement de l'instituteur et une salle pour le conseil municipal.

La Grande Rue traverse le village du nord au sud, jusqu'au ruisseau de la Scyotte. Le principal bouleversement dans l'organisation urbaine est la construction de l'église en haut de la rue en 1848. La commune décide ainsi se doter d'une église et de l'implanter sur la place du village, nommée place de la Réunion ; le lieu n'était alors occupé que par un four, deux arbres entourant une croix et un puits.

Dans les années 1890, la commune entreprend de gros travaux de construction de points d'eau sur l'ensemble du village ; jusque-là, la population ne disposait que de quelques puits. Le projet est confié successivement aux architectes Desgrange puis Humbaire : il consiste à construire trois sites, soit une fontaine-lavoir au centre du village, une fontaine en bas du village et un abreuvoir (comprenant une fontaine) dans la partie haute du village, à partir d'une source fournissant 300 l d'eau à la minute et "de bonne qualité". Les travaux sont réceptionnés en novembre 1897.

Au 20e siècle, le village s'agrandit avec la création d'un lotissement dans le prolongement de la rue des Moissonnières.