衡阳三国时期开始属于蜀国，三国正式成立时属于吴国，也是关羽兵败荆州之后属吴国。关羽大意失荆州之后，东吴乘机占领长沙，零陵，桂阳三郡，其中衡阳当初属于桂阳郡。

衡阳分属于衡阳郡和湘东郡，出现二郡分立的情况。公元220年，孙吴于长沙郡东南设置湘东郡，郡治设酃县，今珠晖区酃湖乡；并于长沙郡西部设衡阳郡，下辖蒸阳，今衡阳县、重安，今衡南县、湘南、湘西，今衡山、衡东、南岳区、湘乡、益阳等县。此为历史上首次出现以衡阳命名的郡。