伏爾加河盆地氣候，從北至南變化很大。從源頭至卡馬河口為溫和氣候帶，特點是冬季寒冷、多雪，夏季溫暖而相當潮溼。從卡馬河至窩瓦山下方，夏季炎熱、乾燥，冬季寒冷但很少降雪。愈向南和東，溫度愈增，而降水量愈減。年降雨量在西北部為635毫米（25吋），在東南部為305毫米（12吋）。結冰期在上、中游一般開始於11月底，在下游開始於12月間；河流解凍時間在各地並不相同，在阿斯特拉罕為3月中，在卡梅申為4月初，而其他各地為4月中。一般，伏爾加河每年無冰期約為200天，而在阿斯特拉罕附近較長，約為260天。然而，由於蘇維埃時期所建的水庫貯集有大量的水，伏爾加河溫度情況有所改變，造成水庫源頭的封凍期增長，而水壩以下河段的封凍期縮短。

流量大，支流眾多，河網密佈。 河水補給 積雪在伏爾加河流域中起著主要作用，雪水補給佔其年徑流量的60％，地下水補給佔30％，年徑流的最大部分發生在春季。 汛期 春季結冰期 上中游為11月底，下游為12月間，凍結是自上而下的，解凍的方向則相反。 含沙量 在一年內有很大變化並與年水量有關。平均含沙量在杜博夫卡附近約為0．105kg／m3。輸沙量每年約2700萬t，人海水解礦物質為4000萬～5000萬t。

降水量 伏爾加河流域西部7月氣溫最高，降水量最大，秋季降水量則減少，但降雨天數卻增加， 落差、流速 河流流速緩慢，河道彎曲，多沙洲和淺灘。