资阳区位于东经110°43′02″至112°55′48″，北纬27°58′38″至29°31′42″，地处湘中偏北，镶资水尾闾，居洞庭南缘，面积572.4平方公里。辖区水陆交通便利。水路依资水、伴洞庭，可通江达海；陆路民国19年即有长（长沙）常（常德）公路（319国道）过境，1999年，长常高速经过辖区。

资阳生态优良，物产丰富。资阳属亚热带季风气候地区，四季分明，年平均气温16.9℃，森林覆盖率23%，是国家级生态建设示范区、国家洞庭湖湿地生态保护区，也是湖南省两个省级环境质量优良县区之一。辖区处雪峰山余脉和湘中丘陵向洞庭湖平原过渡地带，西部多为丘岗，东部为洞庭湖淤积平原，地势由西向东倾斜，最高峰位于新桥河镇廖园村羊牯寨，海拔226.2米，最低点位于张家塞乡金山村，海拔24.5米。境内淡水湖泊、生态湿地面积达20万亩，其中黄家湖总面积3万亩，是湖南省十大淡水湖之一，是国家级水利风景区、国家级湿地公园。