Blick auf den Genfersee ( Lac Leman ) in richtung Französische Alpen

Nyon liegt auf 403 m ü. M., 34 km westsüdwestlich der Kantonshauptstadt Lausanne und 22 km nordnordöstlich der Stadt Genf (Luftlinie). Die Gemeinde erstreckt sich auf einer Geländeterrasse am Nordwestufer des Genfersees rund 30 m über dem Seespiegel, zwischen den Mündungen des Boiron und der Asse.

Die Fläche des 6,8 km² grossen Gemeindegebiets umfasst einen Abschnitt am Nordwestufer des Genfersees. Der Gemeindeboden erstreckt sich vom Seeufer nach Nordwesten über den flachen Uferrandstreifen auf die leicht erhöhte anschliessende Ebene am Jurasüdfuss. In diese Ebene sind auf dem Gemeindegebiet von Nyon die Täler der beiden Flüsschen Boiron de Nyon (im Südwesten) und Asse (im Nordosten) eingetieft. Südlich des Boiron reicht das Gebiet bis in das Waldgebiet Bois Neuf. Die höchste Erhebung von Nyon wird mit 480 m ü. M. unterhalb von Trélex erreicht. Von der Gemeindefläche entfielen 1997 51 Prozent auf Siedlungen, acht Prozent auf Wald und Gehölze und 41 Prozent auf Landwirtschaft.

Zu Nyon gehören die Gewerbe- und Industriesiedlung L’Asse (470 m ü. M.), rechts des gleichnamigen Flüsschens, ein Teil des Weilers Changins (436 m ü. M.) südlich des Hügels von Duillier sowie einige Hofsiedlungen. Nachbargemeinden von Nyon sind Crans-près-Céligny, Eysins, Signy-Avenex, Grens, Trélex, Duillier und Prangins.
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