Gröbenzell liegt etwa 15 Kilometer nordwestlich des Münchener Stadtzentrums am Rande des Dachauer Mooses. Der südliche Ortsrand geht nahtlos in den Nachbarort Puchheim über. Gröbenzell bezeichnet sich selbst als Gartenstadt.
Gröbenzell wurde 1952 als politische Gemeinde gegründet. Dabei wurden Ortsteile von München, Puchheim und Olching zu einem Ort um den Bahnhaltepunkt Gröbenzell zusammengelegt.