Arnouville-lès-Mantes est une commune située sur le plateau du Mantois, à une dizaine de kilomètres au sud de Mantes-la-Jolie. Son territoire agricole et partiellement boisé est consacré à la grande culture céréalière. Bien qu'appartenant au bassin versant de la Vaucouleurs, un affluent de la Seine, elle ne possède pas de cours d'eau permanent. Son paysage est cependant marqué à l'ouest par des ravins, comme le ravin Pétélance, qui convergent vers cette rivière. La commune est traversée par une route départementale qui la relie à Mantes-la-Jolie et à Thoiry, et elle est desservie par une ligne de bus.
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