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。