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；

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；

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。