A vingt-cinq kilomètres au sud de Paris, le plateau de Nozay domine à l'ouest la vallée de l'Yvette, affluent de la Seine, à l'est et au nord la vallée de l'Orge qui se jette également dans la Seine et, au sud, la vallée de la Sallemouille, affluent de l'Orge. De modestes ruisseaux traversent la commune.
• Le Rouillon : prend sa source à Courtabeuf. Il se jette dans I'Yvette entre Gravigny et Epinay-sur-Orge. Sa longueur est de dix kilomètres.
• Le Ruisseau Blanc : prend sa source près de la Ferme de Lunezy et se jette dans le Rouillon.
• Le Petit Gobert : prend sa source au lieudit Saint-Clair. A sa sortie de Nozay il prend le nom de Mort-Ru et se jette dans l'Orge.
L'altitude de la commune est de 163 mètres au-dessus du niveau de la mer. C'est un des points les plus élevés de la banlieue sud de Paris.
Cette région d'Ile-de-France fait partie du Hurepoix qui s'étend jusqu'à la Beauce et au Gâtinais. Elle fut recouverte par la mer pendant toute l'ère secondaire et en émergea au début de l'ère tertiaire il y a environ trente millions d'années. Les parties lourdes du sol (sable) recouvrirent alors les vallées tandis que les limons dits “des plateaux” se déposèrent sur les hauteurs. Cette formation géologique se situe à l'époque Oligocène étage Stampien. Elle se caractérise par la présence de marnes contenant des fossiles marins, recouvertes de limons argilo-siliceux fins et compacts, dans leur partie profonde, de couleur foncée, devenant plus claire dans leur partie supérieure. Leur épaisseur peut atteindre six mètres. Plus tard, les périodes glaciaires successives ont déposé des grès et de la pierre dite “meulière”.
Ainsi, l'histoire de notre sol explique-t-elle bien des réalités d'aujourd'hui :
- Terre argileuse, imperméable, profonde, fertile et généreuse.
- Anciennes carrières (Gros Chêne).
- Matériaux des maisons (grès et meulière).
- Présence de mares autrefois beaucoup plus nombreuses.
- Rudesse relative du climat et vents violents.