Село Новоселівка знаходиться на лівому березі річки Сухий Бичок, вище за течією на відстані 0,5 км розташоване село Зелений Гай, нижче за течією на відстані 5 км розташоване село Самарське, на протилежному березі — селище Українське.
Відстань до райцентру становить 18 км і проходить частково автошляхом E50, із яким збігається М04.