Волгоградское водохранилище создано в 1958—1960 гг. в Волгоградской и Саратовской областях при строительстве Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС для получения электроэнергии, развития судоходства и рыбного хозяйства.
Площадь водосбора в створе гидроузла 1360000 км2, средний годовой сток 251000 млн. м3, за половодье — 163000 млн. м3.
Протяженность водохранилища от плотины до вершины подпора 670 км. После сооружения Саратовской ГЭС верхняя часть водохранилища вошла в зону затопления Саратовского водохранилища и протяженность его уменьшилась до 540 км.
При НПУ 15 м площадь составляет 311,7 тыс. га, при УМО 12,0 м — уменьшается до 242,6 тыс. га.
Полная вместимость 31450 млн. м3, полезная — 8250 млн. м3.
Водохранилище имеет рекообразную форму с разливами в пойменных участках. Максимальная ширина в центральной части 17—20 км, средняя 2,4—9,0 км, средняя глубина 10,1 м, максимальная у плотины — 40 м.
Площадь мелководий с глубинами до 5 м составляет 37%, с глубинами до 10—20 м — 30 %.
Наиболее крупные притоки: Большой Иргиз, Большой Караман, Еруслан, Балыклейка. Средние и мелкие притоки: Терешка, Малый Караман, Чардым, Камышевка, Тарлык.
Формирование ихтиофауны проходило за счет туводных рыб, а также подселения в первые годы создания водохранилища леща, сазана и судака разного возраста. За 1952—1957 гг. выпущено около 11 млн. рыб разного возраста.
В водохранилище обитает около 50 видов рыб, из них основные: лещ, щука, сазан, стерлядь, плотва, елец, голавль, красноперка, язь, жарех, линь, подуст, уклея, густера, синец, чехонь.
Проходные рыбы (осетр, белуга, севрюга, белорыбица, сельдь, черноспинка, или залом, сельдь волжская, минога) попадают в водохранилище из нижнего бьефа с помощью рыбоподъемника, построенного в теле плотины ГЭС.
С 1967 г. в водохранилище вселены растительноядные рыбы: обыкновенный толстолобик, пестрый толстолобик, белый амур и черный амур. За этот период из Николаевского рыбопитомника выпущено в водохранилище 65,8 млн. шт. молоди этих рыб. Выпуск молоди осуществлялся и в последующие годы.
Фактическая промысловая рыбопродуктивность в 1986 г. 14,4 кг/га.
Промысел рыбы осуществляют рыболовецкие колхозы Саратовского рыбокомбината и Волжского рыбакколхозсоюза.