衡阳作为南中国的交通枢纽，拥有完善的交通网络，包括机场、公路、铁路和水运等多种交通方式。其中，衡阳南岳机场位于云集区，是一座4C级机场，2018年升级为4D，年旅客吞吐量已达到250万人，服务于包括衡阳、邵阳、郴州、永州在内的周边40个县市，覆盖面积8.67万平方公里，惠及人口超过2700万。机场对周边地区的经济发展起到了关键的支撑作用。
为了打造“西南云大都市区”，一系列公路建设项目如南岳高速公路、衡阳—云集、衡阳—西渡、衡阳—大浦快速公路已建成，为这一区域提供了强有力的交通支撑。衡云干道作为城市主干道，全长11.99公里，设计时速60公里，双向6车道，连接市中心城区与南岳机场，仅需15分钟即可到达，极大地方便了市民出行。衡西快速干道则连接高新技术产业开发区和西渡镇，全长15.7公里，总投资8亿元，有力推动了城市融合进程。
衡大高速公路作为国家重点公路的一部分，是京珠高速公路的快速通道，全长25.93公里，双向四车道，时速100公里，对促进市内各区域间的联系起到了重要作用。南岳高速公路则是连接南岳区、衡山等地的重要通道，时速120公里，四车道，总投资25.1亿元，缩短了与这些地区的时空距离，加速了区域一体化进程。
除了公路，铁路方面，衡阳市拥有京港高速铁路、京广铁路、湘桂铁路等多条铁路线，以及水运方面的重要港口如衡阳港、松木港等，形成了综合立体的交通运输体系，进一步推动了地区经济的发展。
衡阳西南云大都市区为中国中南六省第四大都市区，以南中国中心城市、湖南省第二大城市——衡阳中心城区为核心，衡阳县城西渡、旅游胜地南岳区、衡南县城云集、工业强镇大浦为副中心的大都市区。衡阳西南云大都市区面积2351平方公里，人口396万，衡阳市中心城区247平方公里，人口218万。衡西快速干道、南岳高速公路、衡云干道、衡大高速公路快捷联系衡阳市中心城区与四大副中心城区。西渡以高新技术产业为主，发展电子、医药等产业；南岳区以旅游业为主，为国际旅游名城；云集以物流为主，为湘中南最大物流中心和轻工业中心；大浦以工业为主，为湖南工业重心，发展有色冶炼、盐卤化工、制造业。