Das Naturschutzgebiet Oberes Sengbachtal befindet sich auf dem Gebiet der kreisfreien Stadt Solingen in Nordrhein-Westfalen. Das geschützte Gebiet umfasst die Bachtäler des Sengbaches, des Unterwinkelhausener Baches, des Ellinghausener Baches und des Brucher Baches, sowie die ihnen zufließenden kleineren Nebenbäche. Es erstreckt sich entlang des Sengbaches südöstlich der Kernstadt Solingen und südlich der Hofschaft Angerscheid, die zum Solinger Stadtteil Burg an der Wupper gehört. Am südöstlichen Rand des Gebietes verläuft die A 1, nordwestlich grenzt die Sengbachtalsperre an das Gebiet, nordwestlich fließt auch die Wupper. Nordöstlich – im Rheinisch-Bergischen Kreis – erstreckt sich das 27,17 ha große Naturschutzgebiet Sengbachtal.