衡阳市位于湖南省中南部，衡阳铁路枢纽是省内第二大铁路枢纽。早在1936年，境内第一条铁路建成通车——粤汉铁路，2年后湘桂铁路建成通车，使得衡阳成为丁字型铁路枢纽。截止目前，境内设衡阳站（站台规模4台10线）、衡阳东站（站台规模5台11线）、衡山站（站台规模2台5线）、衡山西站（站台规模2台4线）、耒阳站（站台规模2台7线）、耒阳西站（站台规模2台4线）、祁东站（三等站）和西渡站（站台规模2台5线）等车站。

已通车的普铁线路：京广铁路（境内设13座车站，即衡山站、衡阳站和耒阳站等）、湘桂铁路（设计时速200km/h，境内设6车站，即衡阳站、三塘站和五塘站等）、吉衡铁路（境内设4座车站，即衡阳站等）和怀衡铁路（境内设6座车站，即西渡站和衡阳东站等）在此交汇。

衡阳建成通车铁路项目

已通车的高铁线路：京广高铁（境内设3座车站，即衡山西站、衡阳东站和耒阳西站等）。

规划中的铁路项目

南衡高铁：由衡阳至柳州的高铁，规划线路长约497公里，项目已启动前期研究阶段（存在线路方案问题），争取早日开工建设。项目建成通车后，完善湘南与桂北地区的高铁网建设，促进两地间经济发展，进一步缩短南宁至衡阳时空距离。

衡吉高铁：途经吉安、株洲和衡阳等3市，目前存在3种线路方案，争取早日纳入国家相关规划等。

衡阳铁路枢纽为京广线与湘桂线的交汇点，是华南、华中铁路运输的重要节点，对促进中南地区协调发展具有重要意义。