Село Николаевка находится на правом берегу реки Чаплина,
выше по течению на расстоянии в 0,5 км расположено село Видродження (Петропавловский район),
на противоположном берегу — село Чумаки (Петропавловский район).
По селу протекает заболоченный ручей с запрудами, вдоль которого село вытянуто на 6 км.
Рядом проходит автомобильная дорога Т-0427.