Neudorf befindet sich im südlichen Gemeindegebiet von Neustadt/Vogtl. Der Geigenbach, welcher die östliche Ortsgrenze bildet, wird nordwestlich von Neudorf in der Talsperre Werda (Geigenbachtalsperre) gestaut. Der Geigenbach entwässert in die Trieb. Zur Streusiedlung Neudorf gehören die Siedlungen „Ascherwinkel“ im Westen und „Breitenstein“ im Süden. Neudorf befindet sich im Zentrum des Vogtlandkreises und im sächsischen Teil des historischen Vogtlands. Geographisch liegt der Ort zum größten Teil im Osten des Naturraums Vogtland. Lediglich der unbesiedelte Südosten wird zum Naturraum Westerzgebirge gerechnet.
Am 1. Juli 1950 wurde Neudorf nach Neustadt/Vogtl. eingemeindet.[5] Durch die zweite Kreisreform in der DDR kam Neudorf als Teil der Gemeinde Neustadt/Vogtl. im Jahr 1952 zum Kreis Auerbach im Bezirk Chemnitz (1953 in Bezirk Karl-Marx-Stadt umbenannt), der 1990 als sächsischer Landkreis Auerbach fortgeführt wurde und 1996 im Vogtlandkreis aufging.