Село Гай-Мошенка розташоване на березі річки Кринична, яка через 4 км впадає в річку Ворскла. Вище за течією на відстані 1 км розташоване село Кардашівка. На відстані 1 км знаходиться село Михайленкове. До села примикають великі лісові масиви (сосна).