衡阳位于湖南省中南部，湘江中游。地处东经110o32′16"-113o16′32",北纬26o07′05"27o27′24"。东邻株洲、攸县、安仁；南界永兴、桂阳；西接冷水滩、祁阳、东安、邵阳、邵东；北靠双峰、湘潭。南北长150公里、东西宽173公里。 衡阳市总面积15310平方公里。合153.10万公顷，按地形分，山地占总面积的21，丘陵占27，岗地占27，平原占21，水面占4，总面积占全省土地面积7.23，在全省各市、州中，幅员位居第7位。 衡阳市处于湖南省凹形面的轴带部分。周围环绕着古老宕层形成断续环带的岭脊山地，内镶大面积白垩系和下第三系红层的红色丘陵台地，构成典型的盆地形势。衡阳盆地南高北低。整个盆地南面地势较高，1000米以上的山中东西连绵数十公里，而盆地北面相对偏低，衡山山脉虽较高，但各峰呈峰林状屹立于中间，其东西两侧都有较低的向北通道，其东侧的湘江河谷两岸海拔高度均在100米以下。整个地形由西南向东北复合倾斜，而盆地由四周向中部降低，呈现1000米，800-700米、400-300米、150米四级夷为平面。地貌类型以岗丘为主。四周山、丘围绕，中部平、岗丘交错。东部为罗霄山余脉天光山、四方山、园明坳；南部为南岭余脉塔山、大义山、天门仙、景峰坳；西部为越城岭的延伸熊罴岭、四明山、腾云岭；西北部、北部为大云山、九峰山和南岳衡山。中部大面积分布白垩系和第三系红层，构成衡阳盆地的主体，面积3550平方公里。南部山峰大多在海拔600米以上，最高是常宁的天堂山，海拔1265米。西部山峰多在海拔500米以上，最高是祁东县的腾云岭，海拔1044米。东北部除南岳衡山外，一般地面高程在海拔300米-500米。市境最高点为衡山祝融峰，海拔1290米，最低点为衡东的彭陂港，海拔只有39 .2米。整个地形比降为7.9‰。地貌类型以岗丘为主，山地占总面积的21，丘陵占27，岗地占27平原占21，水面占4。境内有河长5公里或流域面积10平方公里以上的江河溪流393条，总境长达8355公里，河网密度为每平方公里0.55公里。发源于广西兴安的湘江干流，自祁东归阳镇入境，依次流经祁东县、衡南县、常宁市、市区、衡阳县、衡山县和衡东县，境内长226公里。境内流域面积在3000平方公里以上的湘江一级支流有舂陵水，蒸水，耒水、洣水。水电资源理论蕴藏量87.61万千瓦，可供开发量64.17万千瓦。