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。
虽然伏尔加河的广泛开发对俄罗斯的经济作出了重大贡献,但又产生了不利的生态后果。水坝和水库系统已阻塞并切断白鲟(以其鱼卵做鱼子酱而著名)和白鲑这类溯河产卵的鱼(它们生活在海,但在伏尔加河及其他内陆河中产卵)的通道,并已根本改变了近70种当地鱼的栖息地。这些变化——还有工业、城市排放物及农业排水的污染——已导致主要伏尔加河渔场的恶化。水库储水、蒸发和河水分流(主要用于灌溉)已减缩伏尔加河的排水量;这一切自1930年以来已造成里海水平面持续的下降。