衡山当然有高铁，经过衡山县的高铁线路就是京广高铁，这条高铁算是修建时间比较早的高速铁路，也是纵跨南北的一条高铁大通道，京广高铁在衡山县境内新建的高铁站是衡山西站，京广高铁作为早期新建的高速铁路，当初更多考虑的是省会城市和一般地级市，而沿线很多县都没有设高铁站。衡山西站距离衡山县城大概六公里的路程，距离南岳衡山核心景区则非常近，只有五公里左右的路程，因此坐高铁从衡山西站下车后前往衡山游玩非常方便，而且衡山西站开通了直达衡山景区的专线班车。
衡山西站的站台规模是两台四线，标准的县级高铁站的站台配置，位于衡山西站北面最近的车站是株洲西站，距离株洲西站的铁路里程是84公里，位于衡山西站南面最近的车站是衡阳东站，两站之间距离为41公里。由于衡山西站只有京广高铁经过，而且京广高铁开行的高铁车次主要照顾地级市高铁站，因此停靠衡山西站的车次不多，仅有二十多趟，到达衡山西站最早的车次是长沙南站开往桂林北站的G535次，最晚的车次是长沙南站开往广州南站的G6049次。
除此之外还有一座普速火车站衡山站，这是京广铁路上的站点，不过非常有意思的是，衡山火车站并不在衡山县境内，而在衡东站的新塘镇，只是新塘镇距离衡山县仅一江之隔，距离衡东县却更远，这其实和原来的行政区划有直接关系，因为早在上个世纪并没有衡东县，当时的新塘镇还是属于衡山县的。由于京广高铁的开通，京广铁路的普速车次已经停运了很多，而停靠衡山站的车次就更少了，目前仅有十余趟车次停靠。
