La Chapelle-Saint-Ouen liegt etwa 40 Kilometer ostnordöstlich von Rouen. Umgeben wird La Chapelle-Saint-Ouen von den Nachbargemeinden Bois-Guilbert im Norden und Nordwesten, Sigy-en-Bray im Norden und Nordosten, La Hallotière im Osten und Nordosten, Saint-Lucien im Osten und Südosten, Le Héron im Süden und Südwesten sowie Rebets im Westen und Südwesten.