衡阳盆地南高北低，衡阳盆地南面地1000米以上的山连绵数十公里衡阳盆地北面相对偏低，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。衡阳盆地四周山丘围绕，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、九峰山和衡山。市境最高点为衡山祝融峰，海拔1300.2米最低点为衡东的彭陂港，海拔仅39.2米。