La ville de Longeville-lès-Saint-Avold se situe dans une vallée du massif forestier franco-allemand du Warndt. Le cours d'eau de la Rosselle prend sa source sur le territoire de la commune, avant de se diriger vers Saint-Avold, Hombourg-Haut puis Forbach et de passer en Allemagne, où elle confluera avec la Sarre. Depuis 1985, Longeville abrite aussi une réserve naturelle volontaire de 79 hectares pour les chiroptères, la première créée en France par le ministère de l'Environnement. En effet, les sites dits du Haut Bois et du Castelberg sont creusés de grottes qui servent de refuges hivernaux aux chauves-souris. Quatorze espèces sont présentes, dont le Grand rhinolophe, le Grand murin, le Vespertilion à oreilles échancrées, le Vespertilion de Bechstein et la Barbastelle d'Europe.