长沙市地势起伏较大，地貌类型多样，东北是幕阜—罗霄山系的北段，西北是雪峰山余脉的东缘，中部是长衡丘陵盆地向洞庭湖平原过渡地带。东北、西北两端山地环绕，地势相对高峻，中部递降趋于平缓，略似马鞍形，南部丘岗起伏，北部平坦开阔，地势由南向北倾斜，形如一个向北开口的漏斗。城内为多级阶地组成的坡度较缓的平岗地带。土壤以板页岩风化物为主，受气候、地形与河流等因素的影响，长沙土壤形成红土和河流冲积土两大类。红土是地带性土壤，为有机质少的酸性土，一般分布于山丘、岗地一带；冲积土分布在低平地区，面积达2037.2平方公里，占土地总面积的17.26％。长沙绿茶产区为典型的丘陵、平岗地貌，海拔高度在50-500m之间，坡度在20°以下，土壤以红壤、水稻土为主，分别占土壤总面积的70%与25%。其余为菜园土、潮土、山地黄壤、黄棕壤、山地草甸土、石灰土、紫色土等，适宜多种农作物生长。土质肥厚、结构疏松、透气、保水、保肥，pH值在5.0-6.5之间，有机质含量在11.2-56.5g/kg，全氮在0.65-1.73g/kg，有效磷在12.5-246mg/kg，有效钾在37-332mg/kg，富含多种矿物元素，是长沙绿茶生长的独特土壤条件。

长沙绿茶产区属亚热带季风气候，四季分明。春末夏初多雨，夏末秋季多旱；春湿多变，夏秋多晴，严冬期短，暑热期长。全年无霜期约275天，年平均气温16.8-17.2℃，极端最高气温为40.6℃，极端最低气温为-12℃。年平均总降水量1422.4毫米，平均相对湿度76%。

长沙绿茶产区水资源以地表水为主，水源充足，年均地表径流量达808亿立方米。除湘江外，还有汇入湘江的支流有15条，主要有浏阳河、捞刀河、靳江和沩水河。最大的水库为宁乡市境内的黄材水库和浏阳市境内的朱树桥水库。市县以下的各乡镇有许多蓄、引水工程，与大小山塘、河坝、水库渠道相通，为长沙绿茶生产基地提供了十分有利的灌溉条件。

长沙绿茶农产品地理标志地域保护范围包括长沙市的长沙县、望城区、浏阳市、宁乡市域内的33个镇、5个乡、1个街道。其中长沙县（13个镇）：金井镇（含双江镇）、高桥镇、路口镇、春华镇、果园镇、北山镇、福临镇、开慧镇（含白沙乡）、青山铺镇、安沙镇、江背镇、黄花镇，永安镇；望城区（3个镇，1个街道）：靖港镇（含格塘镇）、乌山街道、茶亭镇、白箬铺镇；浏阳市（9个镇，2个乡）：淳口镇、大围山乡、官渡镇、大瑶镇、社港镇、太平桥镇、沙市、蕉溪乡、北盛镇、官桥镇、镇头镇；宁乡市（8个镇，3个乡）：沩山乡、花明楼镇、巷子口镇、横市镇、黄材镇、回龙铺镇、历经铺乡、双江口镇、大屯营镇、喻家坳乡、金洲镇。地理坐标位于：东经111°57′25′′-114°09'46"，北纬27°55′52′′-28°35'35"；属于北纬28°附近绿茶黄金产业带范围。保护面积13.7千公顷，年总产量32498吨。