Das Kirchdorf Neuensee liegt 1,3 km Luftlinie 39,0 ° nordöstlich von Michelau entfernt. Das Dorf liegt zwischen den Erhebungen Hohe Aßlitz und Göritzen am gleichnamigen Weiher. Der See wird vom Sulzenbach und vom Biberbach, einem rechten Mainzufluss, gespeist beziehungsweise durchflossen. Durch den Ort führen die Kreisstraßen nach Neuensorg (Lkr. Coburg) und von Michelau nach Schwürbitz. Folgende Straßen führen in der Nähe von Neuensee vorbei oder direkt dort hin: LIF 2 und LIF 9.