Břežanské údolí se nachází na jižním okraji Prahy. Protéká jím Břežanský potok, který je pravostranným přítokem Vltavy a své vody sbírá v plochém okolí Dolních Břežan. Údolí začíná u hráze Mlynářského rybníka v Dolních Břežanech a končí při ústí Břežanského potoka do Vltavy nedaleko mostu Závodu míru ve Zbraslavi. Údolí je asi 4 km dlouhé, převýšení je asi 130 m.
Vodní tok kopíruje silnice č. II/101. Ve své dolní polovině údolí tvoří hranici mezi Středočeským krajem a Hlavním městem Prahou.
V západní části údolí prochází tzv. závistský přesmyk, významný tektonický zlom, který vznikl při variském vrásnění. Zlom prochází ve směru JZ–SV a pokračuje do Modřanské rokle. Pohyby zemské kůry způsobily, že se od jihovýchodu nasunuly starší horniny z období starohor na mladší prvohorní horniny. Starohorní usazeniny tvoří většinu území Břežanského údolí. Patří k tzv. davelskému souvrství a jsou významným nalezištěm předprvohorní mikroflóry.
Prvohorní usazeniny pocházejí z období ordoviku. Jsou součástí tzv. letenského souvrství, které nejviditelněji vystupuje na povrch u silnice ze Zbraslavi do Komořan. Odkryv je chráněn jako přírodní památka U Závisti.
V polovině 19. století na Šancích prováděl výzkumy entomologFrantišek Antonín Nickerl, který zde mimo jiné objevil hnědáska černýšového (Melitaea aurelia). Na jeho počest je na skále umístěna kovová deska s nápisem IN MEMORIAM F. A. NICKERL a letopočtem 1873. Obnovena byla v roce 2013 při příležitosti 200. výročí Nickerlova narození.