Entre Mantes et Bonnières, la boucle de Moisson constitue le dernier méandre de la Seine en Île-de-France. Le site, isolé, est difficilement accessible malgré sa situation dans un secteur périurbain. Il ressemble à une presqu’île piquetée de boisement avec des cheminements et des voies qui la contournent.
La forêt, mise en place à la fin du XVIIIe siècle sous l’impulsion des derniers seigneurs de Moisson, était alors très ouverte. Aujourd’hui, la réserve naturelle bénéficie d’une spécificité paysagère : une juxtaposition de pelouses, de landes et de boisements. La valeur floristique du site provient d’un ensemble d’espèces végétales rares liées à ces milieux
La commune de Moisson est située à 18 km au nord-ouest de Mantes-la-Jolie, dans une boucle de la Seine qui forme une presqu'île. Son territoire est délimité par le cours de la Seine, face aux communes de La Roche-Guyon, Haute-Isle et Vétheuil (toutes trois dans le Val-d'Oise), mais englobe certaines îles du fleuve : île de Bouche et île de Haute-Isle,
La commune est limitrophe au sud des communes de Freneuse, Mousseaux-sur-Seine et Saint-Martin-la-Garenne.
C'est une plaine alluviale (altitude 40 mètres), en grande partie boisée, et le lieu de nombreuses exploitations de gravières et sablières.