Saint-Nom-la-Bretèche liegt in der Versailler Ebene am Forêt de Marly, einem 20 Quadratkilometer großen Waldgebiet, und im Tal des Ru de Gally. Umgeben wird Saint-Nom-la-Bretèche von den Nachbargemeinden Chambourcy im Norden, Mareil-Marly im Nordosten, L’Étang-la-Ville im Osten, Noisy-le-Roi im Südosten, Villepreux im Süden, Chavenay im Südwesten sowie Feucherolles im Westen.

Durch die Gemeinde führen die Autoroute A13 und die frühere Route nationale 307.