餘懋衡，字持國，江西婺源人。萬曆二十年(1592)中進士，授職永新知縣。升為禦史，當時因為修建大殿，礦稅使被派往各地，驕橫異常。餘懋衡上奏說：“與其騷擾平民，榷稅至于雞豬，還不如明明白白告訴天下人，稍為增加田賦，共同贊助大殿工程。現在避開增加賦稅的名聲，實際上是竭澤而漁的辦法，這樣的害處比增加賦稅要大十倍。”違背聖旨，餘懋衡被停發俸祿一年。
巡按陝西，稅監梁永将私人财産運到畿輔，役使人馬甚衆。餘懋衡上奏彈劾他，梁永恨得要命，唆使其幫兇樂綱賄賂廚師想毒死餘懋衡。兩次中毒，餘懋衡都沒死，拷問廚師，獲取樂綱給予的賄賂和剩下的毒藥，于是，上疏極力彈劾梁永，禦史官也争相彈劾梁永，皇上都不訊問。梁永害怕軍民為難他，召進一些亡命之徒自衛。禦史王基洪聲言梁永一定會造反，将梁永殺掠官吏、百姓的事一一陳上。巡撫顧其志為梁永隐諱，梁永于是為自己辯護。皇帝懷疑禦史說的不是實話。可鹹甯、長安二個知縣與梁永的對立更加厲害。梁永黨徒王九功等多私人武裝，怕被有關官吏察覺，托詞說是梁永調遣，拉幫結夥乘馬馳走。縣吏在華陰追上他們，相互之間發生戰鬥，不久都被抓住，餘懋衡于是以謀反之罪控告梁永。梁永很害怕，他的爪牙也逃散了，隻有樂綱還在，他教梁永誣告鹹甯知縣朝薦，朝薦被逮捕。梁永不久也被撤回京城，關中才安甯下來。餘懋衡不久後因家人去世回到家鄉。後被起用掌管河南道。升為大理右寺丞，聲稱有病歸家。
天啟元年(1621)他又被起用為大理左少卿，官至右佥都禦史，與尚書張世經共同管理京城軍隊政事。又任右副都禦史，改做兵部右侍郎，都是管理軍隊。三年八月朝官推舉南京吏部尚書，李三才為第一人選，餘懋衡為第二人選；推舉吏部左侍郎，以馮從吾為第一人選，以曹于汴為第二人選。皇上都用第二人選。大學士葉向高等極力認為不行，皇上不聽。餘懋衡、曹于汴也認為自己資曆不及李三才等，極力推辭新的任命，聲稱有病回到家鄉。
第二年十月，餘懋衡又被授予前職。他看到宦官勢力正大，堅決不肯就任。不久奸臣張納肆意诋毀講學各位大臣，其中以餘懋衡、馮從吾和孫慎行為首，于是，餘懋衡等被削職。崇祯初年，方又官複原職。