La ville est traversée par la rivière l'Yvette. Sur les 1 160 hectares de superficie totale, 407 hectares sont constitués d'espaces verts et boisés. La ville de Gif-sur-Yvette est composée de quartiers :
Dans la vallée : les Rougemonts, la Mérantaise, la Mairie, la Féverie, Coupières, Damiette, Courcelle, l'Abbaye, les Coudraies ;

Sur le plateau de Moulon : le Moulon (pas d'habitations, mais instituts de recherche et de formation, dont Supélec).

Sur le plateau de Hurepoix : la Hacquinière, Belleville (créé avant-guerre) et Chevry (créé dans les années 1970, est équipé de nombreuses infrastructures).