双峰县地形轮廓为东部中低山环绕，南境低山连绵，西端山地崛起，北部丘陵起伏，中部岗盆宽广。县境山脉走向分为西北，东南两支。海拔最高点 818.8 米 ，位于紫峰山仙女殿，最低点海拔 64 米 ，位于县东北涟、测水汇合处的江口河谷。境内地貌形态复杂，呈四周山丘崛起、中部岗平相间的立体轮廓；类型多样，呈山地连片、岗丘交错、平地绵展的组合；地势西南高，东北低，大体分为五区，即西部山地区，中部风盆区，北部丘陵区、东南及东北山地区。
 　双峰县位于湘资两大水系的分水岭处，是湘江二、三级支流上游。境内分两大水系，以九峰山、牛立寨、紫云山、白石峰为分水岭，将流经我县的涟水、测水、涓水分为东西两大水系。全境共有长 5 公里的河流 49 条，总长 655.6 公里。其中涟水水系 42 条，流域面积 1503 平方公里，占全县总面积的 87.6 ％；涓水水系 7 条，流域面积 203 平方公里，占全县总面积的 11.85 ％；其余 0.55 ％为蒸水水系。县内主要河流测水，为涟水的一级支流，从青树坪镇旺村入境，流经侧石桥、湄水桥、永丰、湾头、街埠头，于江口汇入涟水，全长 105 公里，境内流程 65.2 公里，流域面积 1347.3 平方公里，平均坡降 0.89 ‰，多年平均流量 2819 立方米／秒。
 　双峰县属中亚热带季风气候，四季分明，春季寒潮频繁，气温变化剧烈；夏季暑热期长，伏旱明显；前秋干旱频繁，后秋天气多变；冬季严寒期短，阴睛少雨天多。全县年平均气温 17.0 ℃ ，年降水量 1200 至 1350 毫米，年日照 1500 至 1600 小时，无霜期 260 至 300 天。全县多年平均降水量 21.75 亿立方米，地表径流 9.116 亿立方米。多年平均容水量 2.627 亿立方米，地下水储量 1.3 亿立方米。
 　双峰县生物资源比较丰富。常见的农作物及茶果资源有 34 科 84 属 1700 多个品种；养殖业动物资源有家畜家禽两大类 100 多种：水产养殖资源有 60 多种；全县森林资源有 128 科 820 余种，乡土树种 43 科 14 种，尚存古老、稀有、珍贵树种 20 余种。
 　境内矿产资源种类较多，分布广。已查明的有 27 个矿种， 99 个矿点，其中金属矿有黄金、铅锌、钨钼、锑钼、铁、矾、铜等；非金属矿有煤、石膏、黄铁、大理石、花岗岩、陶瓷土、耐火粘土、碳、磷、钾、重晶石、硅石等。位于全省前 10 位的矿产有：石膏、大理石、黄铁、煤、耐火粘土、黄铁矿等。