它位於衡陽盆地南緣向武陵山區的過渡地帶。自東向西從海拔478.5米(全峰鄉高珊)下降到70米(集賢鄉瓦尼礦)；由南向北，海拔301米(公圩圩鎮馬石嶺)，下降至70米(新市鎮水西村)；從西南向西北，從海拔623米(長平鄉坡塘村)下降到66米(雅江鄉聯盟村南門塘村)，形成壹個由東南向西北的波浪形斜面，就像壹個向西北張開的馬蹄鐵。地形復雜，有山地、丘陵、丘陵、平地，但以丘陵、丘陵為主。平田鄉最高點圓明坳(海拔845米)，地形坡度1.9‰。海拔500米以上山峰45座，東、南、西南海拔300-500米山峰1.65座，形成天然屏障。山前丘陵海拔200 ~ 300米，是城市的石油基地。中部和西北部地勢低平，起伏平緩，丘陵和平原相間，海拔65 ~ 130米，是魚米之鄉。全市有藥田東、仁義十裏東、下塘東、馬水東、三渡東、高爐東等15大場。這個城市的土地和水的比例是9.5: 0.5。
耒陽城市形態復雜，有山地、丘陵、丘陵、平地，但以丘陵、丘陵為主要地貌。平田鄉最高點圓明坳(海拔845米)，地形坡度1.9‰。海拔500米以上山峰45座，東、南、西南海拔300-500米山峰1.65座，形成天然屏障。山前丘陵海拔200 ~ 300米，是城市的石油基地。
湘江幹流發源於廣西興安，從祁東桂陽鎮進入，依次流經祁東縣、衡南縣、常寧市市區、衡陽縣、衡山縣、衡東縣。衡陽長226公裏。衡陽流域面積3000多平方公裏的湘江壹級支流有涪陵水、蒸餾水、雷水、水谷水。
雷水屬於長江流域湘江水系，位於湖南省東南部，發源於桂東縣石門山，流經桂東縣、汝城縣、資興市、郴州市蘇仙區、永興縣、耒陽市，在衡陽市下遊5公裏處匯入湘江。幹流全長439公裏，流域面積11905平方公裏。雷水黃草坪以上的主流叫廬江，黃草坪以下8公裏，橋口市場以下的左娜陳水以前叫東江，後來叫雷水。
涪陵水發源於藍山縣人形，經嘉禾、桂陽，在長寧縣、耒陽市交界處匯入湘江，流域面積6623平方公裏，幹流長度223公裏，平均河床比降0.8‰。
耒陽年平均日照時數為1608小時。年平均氣溫為65438±07.9℃。最熱的壹年是7-8月，平均最高氣溫34.7℃。極端高溫壹般在38-39℃，最熱的時候市區達到40℃。最冷年份1-2月，平均最低氣溫-0.5℃。
耒陽屬丘陵地區，屬溫和的亞熱帶季風氣候，既有日照充足的大陸性季風氣候，又有雨量充沛、空氣濕潤的海洋性氣候。
耒陽屬於亞熱帶季風濕潤氣候區，氣候溫和，雨量充沛，日照充足，四季分明。年平均氣溫17℃ ~ 18℃，年平均降水量1337 mm，日照時數約1640小時。