伏尔加河流域大部分地区为大陆性气候,流域的上、中、下右岸为森林气候。下游左岸属于草原气候和半荒漠气候。里海低地属于沙漠气候。总的来说,伏尔加河流域的气候从北到南变化很大。从源头到卡马河口是一个温和的气候区,冬季寒冷多雪,夏季温暖潮湿。
具体来说,在伏尔加河流域以西东经40度,冬季大西洋气团袭击,西南风盛行,俄罗斯平原的典型气候以纬向环流为主。这导致了7月份的最高温度,伏尔加河流域西部的最高降雨量,以及秋季降雨量的减少,但是降雨天数增加,秋季和冬季空气相。
对于高湿度,它几乎总是多云。东经40度以东的盆地东部具有强烈的大陆性气候特征。这个地方位于内陆深处,大西洋气团的影响相对较弱。相反,乌里韦冬季的反气旋效应增强。冬季盆地东部林区月平均温度远低于盆地西部,而夏季气温较高。