Village-rue étiré le long de la RD 932A, entre Senlis et Verberie, Villeneuve-sur-Verberie se trouve en bordure nord-ouest du plateau agricole du Valois, dans l'Oise, en région Hauts-de-France. La commune réunit le bourg et les hameaux d'Yvillers et de Noël-Saint-Martin, anciennes communes fusionnées en 1825 ; l'autoroute A1 traverse son territoire à l'est du bourg, sans échangeur. Au nord, la commune s'étend jusque dans la forêt d'Halatte, au pied du mont Pagnotte, où elle atteint 202,3 mètres. Le ru du Moulin prend sa source à Noël-Saint-Martin avant de descendre vers l'Oise, tandis que le ru des Bergers se perd rapidement dans le sous-sol. Tout le territoire fait partie du parc naturel régional Oise-Pays de France. L'église Saint-Martin de Noël-Saint-Martin, classée monument historique en 1895, possède une nef de la seconde moitié du XIe siècle bâtie en petit appareil régulier de silex et un clocher de la fin du même siècle. Pour signaler un nid-de-poule, un lampadaire éteint, un dépôt sauvage ou un défaut d'entretien des espaces verts, les habitants transmettent leur demande à la mairie de Villeneuve-sur-Verberie via Signaleo.

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