La Verrière est située dans le sud-ouest de la région parisienne, à une vingtaine de kilomètres de Paris, dont elle fait partie de l'unité urbaine et du bassin de vie. Son territoire est bordé par les communes d'Élancourt, Le Mesnil-Saint-Denis, Coignières et Maurepas. Le relief y est modéré. Un élément marquant de son hydrographie est la rigole du lit de Rivière, un canal historique creusé pour alimenter en eau le domaine de Versailles en collectant celle de plusieurs étangs situés en amont.
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