Водний баланс басейну Волги біля Волгограда в середньому за багаторічний період становить: опади — 662 мм, або 900 км³ на рік, річковий стік — 187 мм, або 254 км³ на рік, випаровування — 475 мм, або 646 км³ на рік. До створення водосховищ протягом року Волга виносила до гирла близько 25 млн т наносів і 40—50 млн т розчинених мінеральних речовин. За хімічним складом вода річки — гідрокарбонатно-кальцієва, коливання мінералізації води становлять 150—350 мг/м3 протягом року. Якість води від витоку до гирла погіршується.