Der Naturpark Kyffhäuser liegt in Thüringen, weit südlich des Harzes und direkt angrenzend südlich der Goldenen Aue, sowie nördlich des Thüringer Beckens. Er hat eine Gesamtfläche von 305 km². Er umfasst die geologisch und landschaftlich sehr unterschiedlichen Gebiete des Kyffhäuser-Gebirges, der Windleite sowie der Hainleite.

Im Norden grenzt der Naturpark Kyffhäuser an die Goldene Aue, im Süden an das Thüringer Becken.

Wichtige Ortschaften im und um den Naturpark herum sind: im Norden am Rand der Goldenen Aue: die Stadt Heringen, Hamma, das Europadorf Auleben, die Stadt Kelbra, Sittendorf und Tilleda. Im Zentrum des Naturparks befinden sich Sondershausen mit eingemeindeten Ortschaften, die Großgemeinde Kyffhäuserland (mit 8 Gemeinden), Bad Frankenhausen einschließlich dessen 5 eingemeindeten Dörfern; im Südosten sind es Oldisleben und Sachsenburg. Am südlichen Rand sind es Kannawurf, Düppel, Bilzingsleben, Oberbösa, Trebra, Holzengel, Kirchengel und Westerengel, welche bereits ins Thüringer Becken einfließen.