中、小學就讀于北京較好的匯文第一小學和北京師范大學附中，1949年以優(yōu)異成績被保送到師范大學物理系學習。1950年考入北洋大學地質工程系，1952年畢業(yè)于北京地質學院石油地質系。

1953年4月至1963年11月，先后在石油總局西安石油地質局陜北大隊、石油總局吐魯番地質大隊、新疆石油局地調(diào)處、克拉瑪依礦務局工作，歷任實習員、技術員、大隊地質師、主任地質師、副大隊長。

1963年12月至1966年5月，先后任六四六廠地調(diào)處主任地質師、副總地質師。

1966年6月至1996年12月，先后任物探局副總地質師、工程師、高級工程師、教授級高級工程師。

1996年12月退休。

中國石油天然氣總公司石油地球物理勘探局副總地質師、教授級高級工程師、中國石油學會地質委員會委員、美國石油地質學家協(xié)會（AAPG）會員。

2017年10月10日，袁秉衡同志因病逝世，享年88歲。

1952年12月被分配到燃料業(yè)部石油管理總局，他一直工作在石油地質戰(zhàn)線，先后在鄂爾多斯盆地、吐魯番盆地、準噶爾盆地、松遼盆地和渤海灣盆地進行過專題研究、石油地質勘查、地球物理勘探等工作，歷任隊長、大隊地質師、副主任地質師、副大隊長以及石油地球物理勘探局副總地質師，既親臨現(xiàn)場從事有關勘查、研究工作，也著力于部署和組織指導工作，為我國石油地質事業(yè)做出了重要貢獻。

《渤海灣盆地復式油氣（區(qū)）帶勘探理論與實踐》1986年獲國家科技進步特等獎，袁秉衡是五名主要獲獎者之一。1991年他被授予國家有突出貢獻的科技專家。袁秉衡現(xiàn)為中國石油天然氣總公司石油地球物理勘探局副總地質師、教授級高級工程師、中國石油學會地質委員會委員、美國石油地質學家協(xié)會（AAPG）會員，目前主要負責石油系統(tǒng)的人機聯(lián)做工作站的引進，同時著眼于新技術的引進和推廣等。

1993年10月獲李四光地質科學獎。?