源出瓦尔代高地，源头海拔228米。河流曲折东流，至喀山附近折向南流，到伏尔加格勒转向东南，最后注入里海。全长3692千米，流域面积138万平方千米。为平原型河流，比降较小，流速缓慢，河道弯曲，多沙洲浅滩，河漫滩上多牛轭湖，上游流经冰碛区，连接一系列小湖，河网发育差。

从源头至奥卡河口为上游河段，河长1327千米。伏尔加河出源头后经过一连串彼此沟通的低洼湖泊，接纳了谢利札罗夫卡河、瓦祖察河、特韦尔察河等支流后，河水量增加。再经雷宾斯克水库后向东南进发，流经乌格利奇高地、丹尼洛夫高地和加利奇-丘赫洛姆低地的狭窄河谷，再下行又流经了温札低地和巴拉赫纳低地。从奥卡河口至卡马河口为中游河段，河长515千米，流经伏尔加丘陵北缘，右岸接纳苏拉河、斯维亚加河，左岸汇入韦特卢加河，流域面积增大，河谷变宽，水量大增。卡马河口以下为下游河段，河长1850千米。该河段河床更宽，水量骤增一倍以上，成为一条浩荡的大河。沿伏尔加丘陵东缘南流，河谷不对称，右岸陡峻，左岸低缓。从卡梅申附近（北纬50°）至河口的800千米河段内，全无支流，形成典型的树枝状水系。伏尔加格勒以下分出一条汊河——阿赫图巴河，与干流近于平行流到河口地区，然后分成80余条汊河注入里海。河水挟有大量泥沙，每年输沙量2700万吨，沉积在河口，形成面积1.9万平方千米的河口三角洲。

河水补给来源主要是冰雪融水，其次是地下水和雨水。上游和中游冰雪融水补给占年径流总量的55％～65％，地下水补给占25％～30％，雨水补给只占10％～15％。下游冰雪融水补给更为主要，雨水补给减少，地下水补给意义增大。从11月底至次年4月为结冰期，下游3月中旬开始解冻，封冻期长100～140天。年平均径流总量2540亿立方米。

沿河建有多座大型水利枢纽工程，其中干流上主要有雷宾斯克、下诺夫哥罗德、切博克萨雷、萨马拉、萨拉托夫、伏尔加格勒等水库和水电站，支流卡马河上有卡马（彼尔姆）、沃特金斯克及下卡姆斯克水库和水电站等。水库总库容1853亿立方米，电站总装机容量为1118万千瓦。

伏尔加河流域是俄罗斯运量最大的内河航道，通航里程6600千米，能通行千吨驳船。主干航线可通航5000吨级货轮和2万～3万吨的顶推船队。该河将俄罗斯中部区同伏尔加河流域区、乌拉尔区以及里海沿岸连接起来，通过伏尔加-波罗的海运河、白海-波罗的海运河和伏尔加-顿河运河，组成了白海、波罗的海、黑海、亚速海和里海的五海通航。该河货运量约占全国内河货运总量的2/3，客运量占一半以上。主要货流有石油、建材、木材、煤炭、粮食、机械、盐类、石油制品等。沿岸主要河港和经济中心有加里宁、雷宾斯克、雅罗斯拉夫尔、下诺夫哥罗德、喀山、乌里扬诺夫斯克、萨马拉、萨拉托夫、伏尔加格勒和阿斯特拉罕等。