Der Neuwirtshauser Forst liegt nördlich der Gemeinde Wartmannsroth, mit dem namensgebenden Ortsteil Neuwirtshaus. Im gemeindefreien Gebiet liegen einige Exklaven der Gemeinde Wartmannsroth, des Marktes Schondra sowie des Marktes Oberthulba. Die Bundesstraße 27 und die Bundesautobahn 7 verlaufen durch das östliche Areal. Die höchste Erhebung im Neuwirtshauser Forst ist das Knörzchen mit 505 m ü. NN.