伏尔加格勒位于 东欧平原的东南部，在俄罗斯伏尔加河下游。其南部与卡尔梅克共和国相连，西南和西部与罗斯托夫州连接，西北与沃罗涅日州接壤，北连萨拉托夫州，东连哈萨克斯坦共和国，东南连接阿斯特拉罕州。伏尔加河将伏尔加格勒州分割为右岸的丘陵地带（高度达358米）和左岸的低地（伏尔加河中下游左岸地区）两部分。境内主要河流有伏尔加河、顿河，建有伏尔加河-顿河运河，伏尔加格勒水库和齐姆良水库坐落于该州，为俄罗斯欧洲部分东南水陆交通要冲。州内还有众多盐湖（埃利通湖及其它盐湖）及咸湖。伏尔加格勒州气候属大陆性气候。矿藏有石油和天然气。温带大陆性气候，1月平均气温-12--8℃，7月23℃。草原带占全州80%以上，东南部属半荒漠带。年降水量从西北至东南递减（450-270毫米）。土质属黑钙土、黑棕色土壤，州内遍地是长满乔本科植物和各种草类的原野（大部分 已被开垦）。