湘南山地既为长江与珠江水系的分水岭，也为中国中亚热带向南亚热带过渡的地区，其低谷垭口间为南北交通要道。湘东山地有幕阜、连云、大围、罗霄等山，海拔多过千米，是湘赣两水系分水岭，其隘道为湘赣通道。湘北有中国第2 大淡水湖——洞庭湖，洞庭湖平原海拔50 米以下，地势平坦，水面广阔，土壤肥沃，是全省重要的农业区。湘中多为波状起伏的丘陵盆地，海拔200～500 米，以广谷残丘为主，盆地众多，并为河谷所沟通，主要有衡阳、株洲、湘潭等盆地。突兀于中南部的衡山，主峰祝融峰海拔1290 米，山势雄伟、风景优美，号称“南岳”，是幽雅的避暑胜地。
气候
属中亚热带季风湿润气候，气候温和，热量丰富，降水充沛，无霜期长，但湿热分配不均。全省均温为16～18℃，东南高于西北，东高于西，1 月均温4～6℃，最低温各地皆低于－6℃，临湘出现过－18.1℃（1969 年1月31 日）的低温。7 月多在27～30℃，最高温大部分地区超过39℃，长沙、益阳、零陵曾出现43℃以上高温。无霜期自北而南为270～300 天。大部地区能满足喜温作物、特别是双季稻对热量的要求。省境地势三面环山，向北有开口，春季多寒潮侵袭；秋分前后出现低温阴雨的寒露风，对作物生长不利。全省年降水量1200～1700 毫米，是中国雨水较多地区之一。雨、热大致同季，利于主要农作物生长。近1/2 降雨集中于春末夏初，滨湖与湘、资、沅、澧下游常有洪水；夏秋则多干旱，尤湘中丘陵为重。
水文
全省河流较稠密，水系完整，水量大，水力资源丰富。除湘南、湘东极少数小河分属于珠江和赣江水系外，均属长江流域。以湘、资、沅、澧四水及洞庭湖为主干，5 公里以上的河流有5300 多条，自西、南、东3 面汇入洞庭湖，形成扇形水系。长江也有部分水量分泄入湖，会同“四水”经城陵矶出洞庭湖又入长江。境内河流总长9.93 万多公里，流域面积近21 万余平方公里，多年平均径流量1623 亿立方米。湘江占总径流量41％，沅江占24.2％，资水占13.4％，澧水占8.3％，其他江湖水系占13.1％。全省水能蕴藏量达1532 万千瓦，多集中于各河上中游。河流最高水位及流量最大时期常出现在4～6 月，正值梅雨来临，水势暴涨、洪峰迭起，“四水”沿岸易酿成灾害；夏末秋初，长江洪峰顶托，湖区也易出现外洪内渍。各河最低水位出现于11 月～翌年2 月。
土壤与动植物
红壤和黄壤是具有代表性的地带性土壤。红壤主要分布于雪峰山以东低山、丘陵和河谷盆地；黄壤多集中于湘西。此外，在山区形成以红、黄壤为基带的垂直地带性土壤。非地带性土壤主要有石灰土、紫色土、潮土（又名潮沙泥）和水稻土等。石灰土多分布于湘西、湘南的喀斯特地区；