Der Eschenberg liegt südlich des Winterthurer Stadtkerns. Auf der westlichen Seite wird er vom Stadtkreis Töss abgegrenzt und auf der östlichen Seite vom Kreis Seen. Das Waldgebiet selbst gehört je ungefähr zur Hälfte zu den Kreisen Stadt und Mattenbach nördlich des Waldgebiets. Ein kleiner Teil im Osten gehört zum Kreis Seen. Im Süden fällt der Eschenberg stark zum Fluss Töss ab, von dem er im Süden begrenzt wird. Der ca. 8,5 km² grosse Eschenberg hat ein relativ breites Gipfelplateau ohne grössere Unebenheiten, von ein paar kleineren Bachtobeln abgesehen.