L’Aubonne prend sa source près de Bière, au pied du Jura, et se jette dans le lac Léman quelque 14 kilomètres plus au sud. La source est alimentée par les précipitations qui s’infiltrent dans le karst jurassien et ressortent en aval.

L’Aubonne s’écoule dans un vallon abrupt, dont les versants sont en plusieurs endroits plantés de vigne. Sur une surface de 130 hectares, l’Arboretum national héberge 3000 espèces et variétés d’arbres et d’arbustes, provenant de toutes les régions tempérées du monde. Le Toleure et la Sandoleyre se jettent dans l’Aubonne dans l’enceinte du parc. Les trois cours d’eau et les versants qui les dominent y forment des stations très variées, qui ont pu être mises à profit pour la plantation des arbres et des arbustes du parc.