Cheseaux-Noréaz liegt am Südufer des Neuenburgersees östlich von Yverdon. Die Gemeinde gehört zum Bezirk Jura-Nord vaudois im Waadtländer Mittelland. Die Weiler Cheseaux und Noréaz, mit einem Einfamilienhausquartier dazwischen, liegen auf einer Terrasse über dem Seeufer am bewaldeten Hang des Montéla. Im Osten liegt das Waldgebiet Bois Clos begrenzt vom Ruisseau de l'Epena. Cheseaux-Noréaz ist heute eine Wohngemeinde, die nahtlos mit Yverdon zusammengewachsen ist. Am Seeufer liegt ein ausgedehntes Schilfgebiet, das zum Zentrum Champ-Pittet der Umweltschutzorganisation Pro Natura gehört.
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