伏尔加河流域河网十分发育,其密度为0．15—0．36km／km2.在北纬50‘以南．伏尔加河实际上无支流汇入.
积雪在伏尔加河流域河水补给中起着主要作用,在雅罗斯拉夫站伏尔加河年径流量中,雪水补给占53％,地下水补给占30％,雨水补给占17％.就伏尔加河全河而言,雪水补给占其年径流量的60％,地下水补给占30％,雨水补给占10％.
伏尔加河年径流的最大部分发生在春季.在雅罗斯拉夫尔,春季径流平均占年径流量的54％,切博克萨雷占60％,古比雪夫和卡梅申占64％.夏季和秋季伏尔加河下游的径流为年径流的20％—25％,10—11月稍有增加.冬季(12～3月)径流,占年径流量的10％—15％.伏尔加河的径流量,随着主要支流的注入而稳定增长,在捷秋希附近(卡马河口以下)达到2300亿m3,相当于它注入里海的年平均径流量2540亿m3的90％.
伏尔加河的冻结是自上而下的,解冻的方向则相反.封冻期变动在140d(上游)到100～90d(下游)之间.从11月末到12月中封冻,至4月初到4月中解冻.
伏尔加河含沙量在一年内有很大变化,并与年水量有关.平均含沙量在杜博夫卡附近约为0．105kg／m3.输沙量每年约2700万t,人海水解矿物质为4000万～5000万t.
伏尔加河流域的防洪作用在其综合利用规划中的地位并不很重要.伏尔加河径流的主要部分发生在春季.这时的径流量几乎在整条河上都超过50％,只有在上游(叶里察村附近)春季径流量的比重为43％.春季径流量的相对值沿河增长,在捷秋希附近达到最大值(66％).在捷秋希以下,春季径流量略有减少.
伏尔加河支流众多,河网密布.有200余条主要支流,最大的支流有奥卡河和卡马河.伏尔加河干支流河道总长约8万km.
伏尔加河流域大部为大陆性气候,流域上中游和下游右岸属森林气候；下游左岸属草原气候和半荒漠气候；里海低地则屑荒漠气候.
伏尔加河水源来自融雪(占年排水量的60％)、地下水(30％)和雨水(10％).在其未有水库调节之前,自然而未受控制的水文特点是春汛高.
伏尔加河盆地气候,从北至南变化很大.从源头至卡马河口乃温和气候带,特点是冬季寒冷、多雪,夏季温暖而相当潮湿.从卡马河至窝瓦山下方,夏季炎热、干燥,冬季寒冷但很少降雪.愈向南和东,温度愈增,而降水量愈减.年降雨量的范围是∶西北部635公厘(25吋),东南部305公厘(12吋).开始结冰期,上、中游为11月底,下游为12月间；解冻期,在阿斯特拉罕为3月中,在卡梅申为4月初,其他各地为4月中.一般,窝瓦河每年无冰期约为200天,而在阿斯特拉罕附近约为260天.然而,由於苏维埃时期所建的水库贮集有大量的水,窝瓦河温度情况有所改变,水库源头的封冻期增长,而水坝以下河段的封冻期缩短.东经40.以西的伏尔加河流域西部,冬季大西洋气团侵袭,西南风盛行,俄罗斯平原典型气候以纬向环流为主,但经常遇到以北极和地中诲气团互相侵袭为特征的经向环流盛行的年份.这些年份的特征是大多数气象要素偏离正常季节变化过程.伏尔加河流域西部7月气温最高,降水量最大,秋季降水量则减少,但降雨天数却增加,秋冬两季空气相对湿度大．平均约为80％—85％,几乎经常是阴天.东经40.以东的流域东部,其特征是大陆性气候甚强.这里来自大西洋气团影响较弱.相反,冬季酉伯利亚反气旋影响增强.流域东部森林地带冬季各月平均气温比西部地区低得多,而夏季气温则较高.