Der Ellbachsee liegt auf der Gemarkung der Gemeinde Baiersbronn auf einer Höhe von 770 m ü. NN nahe dem kleinen Höhenort Kniebis. Vom Wanderparkplatz Kohlwald am Ortsrand von Kniebis ist der See am schnellsten über einen Wanderweg zu erreichen, der auch an der Aussichtsplattform mit Ellbachseeblick vorbeiführt. Die Entfernung zum See beträgt ca. 1 km, zum Seeblick ca. 350 m.

Der Ellbachsee ist Etappenziel einiger traumhafter Wanderungen im Naturpark Schwarzwald, allen voran die »Naturgewaltentour« von Baiersbronn über den Guten und den Bösen Ellbach. Aber auch die kürzere Route zum Ellbachsee und dem nahe gelegenen Rosshimmel-Wasserfall ist empfehlenswert. Besonders ambitionierte Wanderer kombinieren Sankenbachsee und Wasserfall mit Ellbachsee und Rosshimmelwasserfall zu einer Tour.

Im Vergleich zu anderen Karseen im Schwarzwald ist die Wassertiefe des Ellbachsees mit 1 bis 2 Metern relativ gering. Die größtenteils mit Schwingrasen bewachsene Wasserfläche hat einen maximalen Durchmesser von knapp 150 Metern.

Das Naturdenkmal Ellbachsee hat eine Größe von ca. 21,2 Hektar. Das Schutzgebiet umfasst den See, die Uferzonen und die Karwand, auch um seltene Pflanzen und Tiere zu erhalten.