Gentilly appartient à la petite couronne de la ville de Paris dont elle est mitoyenne. La ville est traversée par la Méridienne verte, qui matérialise le méridien de Paris.
La ville est traversée par la Bièvre dont le cours est couvert sur l'ensemble de la commune. Toutefois une réouverture d'un tronçon naturel sur 600 m est effective depuis 2022, sur Gentilly et la commune voisine d'Arcueil
À partir de la commune d'Arcueil, en aval de l'actuel parc du Coteau, la Bièvre croisait la rue Gandilhon (ancienne rue des Chasses) puis l’avenue Raspail, passait à gauche du gymnase et du stade Maurice-Baquet, croisait la rue de la Chamoiserie. Les pelouses du parc Picasso recouvrent la Bièvre. En aval, la rue Nicolas-Debray fut construite sur son lit. La Bièvre passait sous la rue du Paroy, actuellement rue de la Division-du-Général-Leclerc où l'on voit le parapet de l'ancien pont, puis en bas de la poste et de la bibliothèque. À proximité, le tracé de la Bièvre est matérialisé par un dallage à l’arrière des maisons de l’avenue Raspail derrière une grille. À partir de l’ancien pont sur la Bièvre de l’avenue Jean-Jaurès, le site de la rivière recouverte est aménagé en promenade piétonnière, l’allée René Cassin jusqu'à la rue de la République.
La rivière longeait l'église saint Saturnin passait sous l’avenue Raspail puis sous la rue de Verdun où est situé un parapet de l’ancien pont.
Un deuxième bras artificiel, la Bièvre vive, s’écoulait de l’autre côté (sud-est) de l’avenue Raspail. Le bras de la Bièvre vive et la partie aval du passage sous l'avenue Raspail après l'église jusqu'aux fortifications de Paris furent recouverts avant 1900, le reste de la rivière de la limite communale avec Arcueil jusqu’à l’église au début des années 1950.