邵陽市位於湘中偏西南，資江上遊；東與衡陽市為鄰，南與零陵地區和廣西壯族自治區桂林地區接壤，西與懷化地區交界，北與婁底地區毗連。介於北緯25°58’～27°40\u0027，東經109°49\u0027～112°57\u0027之間，總麵積20876平方公裏，占湖南省總麵積的9.8%。
地形地貌邵陽市屬江南丘陵大地形區。地形地勢的基本特點是：地形類型多樣，山地、丘陵、崗地、平地、平原各類地貌兼有，以丘陵、山地為主，山地和丘陵約占全市麵積的三分之二，大體是“七分山地兩分田，一分水、路和莊園”，東南、西南、西北三麵環山，南嶺山脈最西端之越城嶺綿亙南境，雪峰山脈聳峙西、北，中、東部為衡邵丘陵盆地，順勢向中、東部傾斜，呈向東北敞口的筲箕形。邵陽市為江南丘陵向雲貴高原的過渡地帶，西部雪峰山脈、係雲貴高原的東緣，東、中部為衡邵丘陵盆地的西域。市境北、西、南麵高山環繞，中、東部丘陵起伏，平原鑲嵌其中，呈由西南向東北傾斜的盆地地貌。根據地形的差異，大致可分成四大地形區。
邵陽市地處亞熱帶，屬典型中亞熱帶濕潤季風氣候。四季分明，光照充足，雨水充沛，雨熱同季，全市年平均氣溫16.1-17.1℃，市境內全年日照時數為1350-1670小時。[2]
邵陽市境內溪河密布，有5公裏以上的大小河流595條，分屬資江、沅江、湘江與西江四大水係。資江幹流兩源逶迤，支派縱橫，自西南向東北呈“Y”字型流貫全境，流域麵積遍及市轄9縣3區。巫水源出城步，橫貫綏寧，西入沅江，為境內西南部的主要水道。
邵陽市邵陽市位於南嶺山脈、雪峰山脈與雲貴高原餘脈三大植物區係交會地帶，是湖南四大林區之一。截至2013年，邵陽市高等植物有245科，792屬，2826種。其中用材林樹種210種，以杉木、馬尾鬆和闊葉用材林為大宗。經濟林樹種432種，楠竹、油茶、油桐、漆樹、板栗、烏桕、白蠟樹、山蒼子樹等成片分布。受國家重點保護的珍稀樹種有60種，一級保護的銀杉，二級保護的資源冷杉、銀杏、鍾萼木、連香樹、鵝掌楸、香果樹、水青樹、篦子三尖杉等。[3]
截至2013年，邵陽市境內有野生脊椎動物397種，分屬5綱，33目，102科。受國家一、二級保護的珍稀動物有金錢豹、雲豹、華南虎、水鹿、黃腹角雉、紅腹錦雞、黿、大鯢等36種。已建立綏寧黃桑、武岡雲山、新寧舜皇山和紫雲、萬峰山4個省級自然保護區和一批縣級自然保護區。
截至2013年，邵陽市境內已發現的礦藏有煤、鐵、錳、鎢、銻、金、銀、鉛、鋅、硫鐵、石膏、大理石、輝綠岩、優質石灰岩等74種。礦藏地有644處，其中大型礦床23處，中型礦床33處，小型礦床61處。非金屬礦藏蘊藏量大，品位高。石膏礦遠景儲量4.4億噸，工業儲量1.229億噸，儲量、產量均居全省各地州市前列，邵東縣是全國八大石膏礦產地之一。煤礦工業儲量1.417億噸，遠景儲量1.447億噸。金屬礦藏比較集中地分布於隆回、新邵、邵東、新寧等縣。
邵陽市境內河川水係發育，水域麵積為111.9萬畝，多年平均水資源總量為168.3億立方米，其中河川徑流量157.44億立方米。人均占有水資源2749立方米。水能資源理論蘊藏量144.73萬千瓦，可開發利用量68.77萬千瓦。水能資源集中分布於西南部城步、綏寧等山區縣。