Районам Среднего Поволжья свойственны резкие погодные контрасты: быстрый переход от холодной зимы к довольно жаркому лету, дефицит влаги, сухость атмосферного воздуха, ветры, значительная интенсивность испарения и богатство солнечного освещения. Это объясняется тем, что территории Предуральской лесостепи и Заволжской степи находятся под влиянием азиатского барического максимума, вследствие чего в зимний период сюда поступает значительно охлажденный воздух, а летом — весьма перегретый.
Влияние азиатского континента выражается в увеличении континентальности климата с запада на восток.
К факторам, влияющим на климат Среднего Поволжья, относится также Атлантика. Атлантический барический максимум приносит теплый и влажный воздух, вследствие чего зимой в Поволжье иногда наблюдаются оттепели с дождями.
Влияние этих противоположных факторов вызывает неустойчивость и аномалии всех элементов погоды в отдельные годы и сезоны. Это является характерной особенностью климата Среднего Поволжья.
Температурный режим Среднего Поволжья характеризуется резкими контрастами зимы и лета. Контрастность возрастает с запада на восток. Западные районы находятся в условиях более мягкой зимы, чем восточные.
Средняя месячная температура января на западе Саратовской области 12,4 °С; Самарской — 13,4 °С и Оренбургской — 14,4 °С, а самого теплого месяца в году — июля на западе Саратовской области 23,9 °С; Самарской — 21,4 °С.
Абсолютный минимум равен по Самарской области 48 °С, Саратовской — 44 °С, Оренбургской — 50 °С, а абсолютный максимум — соответственно 40, 42 и 41 °С.
Весна в Заволжье короткая, особенно в южных районах.
Сумма температур в течение вегетационного периода (апрель-октябрь) в северных лесостепных районах составляет порядка 2500 °С, в южных степных районах — 2900...3000 °С.
Продолжительность безморозного периода в Самарской области от 141 в степи до 113 дней в лесостепи, в Саратовской — 148...151, Оренбургской — 145...147 дней.
В отдельные годы продолжительность безморозного периода резко сокращается: по Самарской области в лесостепи до 83 дней, в степи 101, по Саратовской 119, по Оренбургской 114 дней, при среднегодовой норме соответственно от 113 до 148 дней.
В южных степных районах Самарской, Саратовской, Оренбургской областей за год выпадает 250...350 мм осадков, а на севере Самарской и юго-востоке Ульяновской областей, юге Татарии и Башкирии — 450...550 мм.
Возможное испарение воды за год в степном Заволжье составляет около 700 мм, а в Предуральской лесостепи — 600 мм, то есть на всей территории отмечается превышение испарения над количеством выпадающих осадков.
Кроме недостаточности осадков и неравномерности их распределения по территории наблюдается также резкое колебание их по годам.
Значительная часть осадков выпадает зимой в виде снега. Задержание его на полях — важная задача земледельцев Среднего Поволжья.
Мощность снежного покрова в лесостепных районах достигает до 40 см, а в южных и юго-восточных — до 20 см.
Устойчивый снежный покров ложится в различные сроки. Наибольшим колебаниям подвержен снеговой покров в южных районах. Так, в южных районах Саратовской области устойчивый покров в некоторые годы не образуется даже до первой декады января.
Средние многолетние запасы влаги в снежном покрове в юго-восточных районах составляют 30...40 мм, в северных — 80...140 мм.
В засушливых условиях одна из основных задач земледелия — наибольшее накопление запасов влаги в почве. Весной на преобладающей части Поволжья в пахотном слое почвы запасы продуктивной влаги бывают в пределах 25...40 мм, а в метровом — 100... 150 мм. Вероятность лет с хорошими влагозапасами (до наименьшей влагоемкости) колеблется в пределах 20...50 %, увеличиваясь с юго-востока на северо-запад.
С появлением всходов сельскохозяйственных культур запасы влаги сильно снижаются, что отрицательно сказывается на формировании урожая.
Большой вред сельскохозяйственному производству Среднего Поволжья наносят такие неблагоприятные явления, как засухи, суховеи, пыльные бури и сильные морозы при слабом укрытии полей снежным покровом.
Засухи бывают часто и нередко отличаются значительной интенсивностью, особенно в сухих заволжских степях. Засухи могут быть в течение двух и даже трех лет подряд. Между засушливыми годами наблюдаются от одного до пяти лет достаточно увлажненных и благоприятных для сельского хозяйства. В среднем на каждые три года приходится один засушливый.
Однако повторяемость лет с засухами различной интенсивности бывает неодинакова. На юго-востоке Саратовской, Оренбургской и юге Самарской областей вероятность засухи составляет 20...25 %, а на севере в лесостепи — около 10...15 %. Характерно, что наиболее сильные засухи длительны и охватывают огромные территории. Например, засухи 1981, 1982 и 1985 гг. охватили все Поволжье.
На территории Среднего Поволжья часто наблюдаются суховеи, когда относительная влажность воздуха менее 30 %, температура 35...40° С при сильном ветре. Вероятность повреждения суховеями зерновых культур на юго-востоке Саратовской, юге Самарской и Оренбургской областей равна 50...70 %, а на юге Татарстана и Башкортостана — около 10 %.
Отрицательное влияние возрастает при сильных ветрах, сопровождающихся в ряде случаев пыльными бурями.
В зимнее время ветры сносят с полей снежный покров, иногда приводят к гибели озимые культуры. Лишенная снежного покрова почва быстрее и в большем количестве теряет влагу.
В летнее время передвигающиеся нагретые массы воздуха наносят большой вред вегетирующим растениям в виде «захвата» и «запала». Под влиянием сухих ветров в условиях Заволжья верхние слои почвы высыхают очень быстро. Ветер способствует высушиванию и более глубоких слоев почвы.
Наибольшая скорость ветра в Поволжье отмечается в зимние и весенние месяцы (I...IV), наименьшая — в летние.
Засуха и недостаток влаги — основные факторы, лимитирующие рост производительности сельского хозяйства региона.
Из агрономических мероприятий наибольший эффект по улучшению водообеспеченности растений в богарных условиях дают чистые пары, снегозадержание, задержание талых вод, соответствующие местным природным условиям способы обработки почвы, комплексные меры борьбы с сорняками.
При разработке современных биологизированных систем земледелия, особенно при формировании структуры посевных площадей и севооборотов, следует учитывать изменения не только социально-экономических факторов, но и климатических условий.
За последние 100 лет в Среднем Поволжье произошли существенные изменения климата. Повсеместно отмечен значительный рост температуры и осадков, вызванный потеплением климата. По данным Самарского НИИСХ им. Н. М. Тулайкова, среднегодовая температура возросла на 0,7 °С, а за период декабрь—февраль она повысилась на 1,3 °С. Среднегодовые осадки увеличились в центральной части Среднего Поволжья на 23 %, в том числе в сентябре—апреле на 36 % и в декабре—феврале на 97 %.
Отмеченные тенденции изменения климата, связанные с общим потеплением, по мнению многих ученых, будут в ближайшие годы нарастать, что приведет к усилению засушливости климата в Поволжье.