Рельеф Волгоградской области разнообразен: от низменной равнины в Заволжье до возвышенной территории на севере и западе.
Находясь в зоне сухих степей и полупустынь, Волгоградская область относится к малолесным регионам: леса в области занимают лишь 699 тыс. гектаров, или 4,3 процента общей площади региона.
Область расположена в пределах черноземной (22 процента) и каштановой (44 процента) почвенных зон. На интразональные почвы (с преобладанием солонцов) приходится около 14 процентов.
Климат Волгоградской области засушливый, резко континентальный. На северо-западе области в год выпадает до 500 миллиметров осадков, на юго-востоке - менее 300 миллиметров.
Лето жаркое, что связано с преобладанием в Нижнем Поволжье устойчивой антициклональной погоды, длится с мая по сентябрь. Максимальные температуры в отдельные годы достигают +42...+44 °С.
Холодный период продолжается с середины ноября до конца марта, но настоящая зима с установлением устойчивого снежного покрова наступает, как правило, в середине декабря. Минимальная температура воздуха составляет -36...-42 °С и наблюдается в январе - феврале.
Основу гидрографической сети представляют две реки: Волга и Дон, а также их крупные притоки - реки Медведица, Хопер, Ахтуба, Иловля и малые реки Бузулук, Кардаил, Терса, Чир, Цимла и многие другие. Всего по территории области протекает около 200 рек различной величины, общая протяженность которых составляет 7981 километр.
Крупнейшая река европейской части России - Волга и река Дон используются как водные транспортные магистрали. На них построены гидроэлектростанции, среди которых самая большая в Европе - Волжская ГЭС, созданы водохранилища (наиболее крупные - Волгоградское и Цимлянское), дающие возможность использовать воду для выработки гидроэнергии и орошения полей. Волга и Дон соединены судоходным каналом, благодаря которому проложен глубоководный путь между Балтийским, Белым, Каспийским и Азовским морями.
В междуречье Волги и ее рукава - реки Ахтубы расположено уникальное естественное природное образование - Волго-Ахтубинская пойма. Ее территория простирается на 450 км от Волгограда до Астрахани полосой 12 - 30 километров в ширину. Климат в Волго-Ахтубинской пойме достаточно мягкий, влажный, более ровный, чем в степи, с меньшими колебаниями температур. Ежегодно здесь наблюдается сильное половодье.
Волго-Ахтубинскую пойму называют долиной плодородия, жемчужиной Поволжья. Большое количество тепла, света, влаги, плодородные почвы создают здесь благоприятные условия для развития сельского хозяйства и отдыха.
На территории Волгоградской области расположено озеро Эльтон - самое большое по площади минеральное озеро Европы и одно из самых минерализованных в мире. На его берегу основан старейший в России бальнеогрязевой курорт - санаторий "Эльтон". Основными средствами лечения в санатории являются рапа и сульфидная иловая грязь - единственная в мире по составу, превосходящая по лечебным свойствам грязи Мертвого моря. Озеро Эльтон и прилегающие к нему территории целинных степей площадью более 100 тыс. гектаров входят в состав государственного учреждения "Природный парк "Эльтонский".