Montreuil liegt etwa vier Kilometer nördlich des Stadtzentrums von Dreux am Fluss Eure, in den hier der Avre mündet. Umgeben wird Montreuil von den Nachbargemeinden Saint-Georges-Motel im Norden und Nordwesten, Abondant im Norden und Osten, Cherisy im Südosten, Dreux im Süden und Westen sowie Muzy im Westen.