永州市北鄰衡陽、邵陽，東連郴州，西接廣西桂林、賀州，南接廣東清遠。湘江經(jīng)西向東穿越零祁盆地，瀟水自南至北縱貫全境。位于北緯24°39′至26°51′，東經(jīng)111°06′至112°21′之間，南北相距最長245公里，東西相間最寬144公里，全市總面積2.2萬平方公里。

永州市位于湖南省南部三面環(huán)山、向東北開口的馬蹄形盆地的南緣。境內(nèi)地貌復雜多樣，河川溪澗縱橫交錯，山崗盆地相間分布。永州山地面積大，主要山脈有越城嶺－四明山系、都龐嶺－陽明山系和萌渚嶺－九嶷山系。

永州市地形基本特征，由上述三個山系將永州分隔成南北兩大相對獨立的部分。在三大山系及其支脈的圍夾下，構(gòu)成零祁盆地、道江盆地兩個半封閉型的山間盆地：位于北部的零祁盆地，面積達855.4萬畝，盆地內(nèi)地勢低平開闊，耕地連片延伸；盆地周圍由北面的四明山、西北的越城嶺、南面的紫金山、東南面的陽明山相環(huán)繞，東北向衡陽盆地敞口。南部道江盆地，面積1024.27萬畝，盆地內(nèi)丘崗起伏，耕地連片；盆地東面向郴州、永興盆地開口，西南成狹長谷地向江永、江華南部延伸，形成串通湖廣的交通走廊；盆地外周由北面的陽明山、西北的紫金山、西面的都龐嶺、南面的萌渚嶺－九嶷山圍隔而成。

永州西南高，東北及中部低，地表切割強烈，以三大山系為脊線，呈環(huán)帶狀、階梯式向兩大盆地中心傾降。從中國地形看，永州位于由西向東傾降的第二階梯與第三階梯的交接地帶，是南嶺山地向洞庭湖平原過渡的初始階段。西北、西、西南三大山系，山體巍峨蜿蜒，山峰高達千米以上。都龐嶺的峰頂韭菜嶺，海拔2009.3米，是境內(nèi)最高點。東北及中部，丘崗星羅棋布，谷盆相嵌，海拔一般在300米以下。湘江河谷祁陽唐家?guī)X的九州，海拔63米，是境內(nèi)最低點。全域相對高差1946.3米，比降達2.7～20％，切割深一般為300～700米，最深達800～1000米。

永州市地貌類型復雜，以丘崗山地為主。永州地貌類型發(fā)育，在歷次構(gòu)造運動、巖漿侵入以及地表水的長期風化剝蝕下，形成了以山丘地為主體，丘、崗、平俱全的復雜多樣的地貌類型。全域有中山、中低山、低山總面積11044.53平方公里，占永州市總面積的49.5％。丘陵3242平方公里，崗地3979平方公里，平原3191平方公里，水面880平方公里，分別占總面積的14.5％、17.81％、14.29％和3.94％。

永州市共有大小河流733條，總長10515公里。境內(nèi)河流受地形地貌及構(gòu)造斷裂帶的控制，大都呈由南向北或自西向東的走向，并分為三個水系：一是湘江水系，包括境內(nèi)主要河流，流域面積21464平方公里，占永州市總面積的96.09％。二是珠江水系，主要是江永桃川、江華河路口一帶及藍山的一部分小河，流域面積為77.8平方公里。三是資江水系，只有東安南橋、大盛部分地方的小河屬之，流域面積101.3平方公里。永州主要河流有湘江、瀟水、寧遠河、泠江、白水、祁水、舂陵水、永明河等。

永州境內(nèi)的水系主要有以下三個特征：一是河流縱橫，呈樹枝狀分布。絕大多數(shù)河流從西北、中部、南部三大山系發(fā)源，穿山繞嶺，逐級匯流，形成樹枝狀流域網(wǎng)，匯集于瀟湘二水，最后從零祁盆地東北口流出，注入洞庭湖。二是河流水量大，易漲易涸。永州河流總水量占湖南省河流年均總水量的11.1％。其水源主要靠自然降水，因而年內(nèi)各季的水位變化大。春末夏初的暴雨期，各河流會出現(xiàn)短期洪汛，水位差在5～18米，徑流量超過正常值的幾倍甚至幾十倍。而秋冬枯旱時，河流就會涸淺，有的甚至會斷流。三是河床坡降大，谷深流急。南嶺山地相對高差大，地勢比降達2.7～20％。穿越這里的河流下切，河道窄而切割深，水流湍急，落差集中。