La ville de Trappes est située sur un plateau au sud de Versailles, à 21 km de la Porte d'Auteuil du Boulevard périphérique de Paris et à 28 km du centre de Paris. Elle est limitrophe de Bois-d'Arcy au nord-est, de Montigny-le-Bretonneux à l'est, de Magny-les-Hameaux au sud-est, du Mesnil-Saint-Denis et de Saint-Lambert-des-Bois au sud, de Élancourt à l'ouest et de Plaisir au nord. L'Étang de Saint-Quentin et sa base de loisirs et de plein air et la réserve naturelle au nord. Une partie, 450 ha, de la forêt domaniale de Port-Royal, au sud.

La commune est à proximité du parc naturel régional de la haute vallée de Chevreuse (par les communes du Mesnil-Saint-Denis, de Saint-Lambert-des-bois et de Magny-les-Hameaux).