Der Sterenbachsee liegt zwischen Wittlich und Wengerohr in Rheinland-Pfalz unmittelbar an der B 50, die hier über die Anschlussstelle „Wittlich-Mitte“ mit der Autobahn A1 verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Autobahn befindet sich das Stadtgebiet von Wittlich.