衡阳盆地是湘中盆地群中部板块，是中国江南地区具有地域特点的红层盆地，以红岩丘陵地貌为主。位于湖南省中部偏东南，南岳衡山之南。大致处于北纬26°20′～27°15′，东经112°05′～112°58′；属湘江中下游转折地带。

衡阳盆地是湘中盆地中部板块，处于新华夏系第二沉降带南段，略呈北北东向展布，为中生代末期形成的内陆断拗湖盆，堆积一套白垩系—早第三系由碎屑岩、泥岩、化学岩所组成的红色岩层，以固结度差、混积性强、厚度变化大为特点。

自边缘向内并从南往北物质粒度变细，盆地中部石牛峰呈南北向条形孤岛状突起，将盆地分隔成东、西两部，使之各有一沉降中心。

盆地从晚三叠世到早第三纪末期，经历约2亿年发展史，后受喜马拉雅运动影响而和缓抬升，经长期风化与流水侵蚀，多形成海拔150～200米，比高60～100米的波状丘陵地貌，周围为海拔300～400米，以至500～1000米以上由各类古老岩层及花岗岩体组成的断续岭脊所环绕。

湘江蜿蜒斜贯全境，先后接纳宜水、舂陵水、耒水、洣水、归阳河、蒸水等，构成不对称的辐聚式羽状水系，年均汇入径流总量447.75亿立方米。

衡阳盆地位于湖南省境凹形朝北倾斜开口的轴带囊状部分，具有中亚热带季风区冬冷夏热、干湿交替的气候特色。

年均温17.5～18.1℃，1月均温5.2～6.1℃，7月29.4～30℃，极端最低温－10.3℃，极端最高温40.8℃。年内日均温15℃活动积温4800～5000℃，持续期192～199天。年均降水量1200～1400毫米，春夏季占全年的70%左右。

衡阳盆地内广泛发育红壤，非地带性的紫色土12万多公顷，其中石灰性紫色土占72%；沿河洲滩及冲谷地带多分布冲积土和水稻土。由于红层岩性软弱，久经风化，又因植被遭受破坏，水土流失严重。

矿物资源有岩盐、硬石膏、钙芒硝、铜矿、硼、煤、锰、重晶石、瓷泥、铅、锌等。农产以稻米为主，兼有豆类、麦类和油菜等作物；养殖业和园艺业较发达，产猪、鱼、柑橘、甜橙、光皮枣、珍珠枣、莲、藕等。

油茶面积分布较广。人口密度每平方公里430人，土地垦殖率约22%。盆地内铁路、公路、水运、航空交通都很发达，有京广铁路、京广高铁、湘桂铁路、湘桂高铁、吉衡铁路、怀邵衡铁路，京港澳高速公路、京港澳高速公路复线、泉南高速公路、衡邵高速公路、南岳高速公路、娄衡高速公路、107国道、322国道，衡阳南岳机场、衡阳大浦通用机场、衡阳八甲岭机场、耒阳遥田机场等。

在行政区划上，衡阳盆地以衡南县云集镇为中心，包括衡东县、衡南县、衡阳县、衡山县、祁东县、常宁市、耒阳市6地全部或大部分地区。衡阳盆地为湘江流域工农业较发达，物资流通方便的重要经济区。