Frémainville est un village périurbain du Vexin français du Val-d’Oise limitrophe des Yvelines, proche du bois de Galluis qui domine la vallée de l’Aubette de Meulan. Le village est membre du parc naturel régional du Vexin français, et s’étage à flanc de coteau orienté à l’est, perdu au milieu de la verdure et les bois, à l’écart des grandes voies de communication. La commune se situe sur le versant oriental d’une butte-témoin dominant l’Aubette.