Det kommer att förhindra att lätta flygplan flyger över området under 10000 ft (3,048 m) mellan den 3-5 september.
Den civila luftfartsmyndigheten införde begränsningen efter en begäran från polisen.
Förbudet kommer inte att påverka räddningstjänsten eller kommersiella flygningar till och från flygplatserna i Cardiff och Bristol.
I en rådgivning skickas ut till piloter, CAA sade begränsningen var en del av den säkerhetsoperation som införs för att skydda statschefer, inklusive president Barack Obama, som är närvarande.
Otillåtna flygplan kommer inte att kunna flyga över området från Newport, Cardiff och Gwentdalen till Ross-On-Wye, Bristol och Minehead.
Flygningar som bryter mot förbudet kommer att stoppas av polisens flygunderstöd.
En flygförbudszon har inrättats för delar av södra Wales och Bristol under de tre dagarna på Nato-toppmötet.