Enclavée dans la forêt de Rambouillet, à six kilomètres environ au nord-est de Rambouillet, Vieille-Église-en-Yvelines se situe dans le département des Yvelines, en région Île-de-France, dans l'aire d'attraction de Paris. Son territoire, en légère pente vers le sud-est où s'amorce la vallée de la Drouette, comprend la moitié nord de l'étang de la Tour, ouvrage artificiel du XVIIe siècle. Rural à plus de 90 %, il se partage entre grandes cultures céréalières au nord-est et bois de la Forêt verte et de la forêt domaniale de Rambouillet. Ses voisines sont Auffargis, La Celle-les-Bordes, Clairefontaine-en-Yvelines, Rambouillet et Le Perray-en-Yvelines. La route départementale 73 traverse la commune du nord au sud et le sentier de grande randonnée GR 1 y passe aussi. L'église Saint-Gilles, édifice en pierre du XVIe siècle modifié au XIXe siècle, a été restaurée en 1980. Long de 660 mètres, l'aqueduc souterrain de Vieille-Église relie l'étang de la Tour à l'étang du Perray ; il faisait partie du système d'approvisionnement en eau du château de Versailles mis en œuvre sous Louis XIV en 1685. Pour signaler une chaussée abîmée, un lampadaire en panne, un dépôt sauvage ou un espace vert mal entretenu, les habitants passent par Signaleo auprès de la mairie de Vieille-Église-en-Yvelines.

Ecole primaire des rigoles