Климат — континентальный, с умеренно холодной зимой и теплым летом. Средняя температура января –10, — 12°, а июля 20–24°. Годовое количество осадков изменяется от 250 до 400 мм. Случающиеся в летнее время ливни благоприятствуют развитию эрозионных процессов. Высота снежного покрова увеличивается с юга на север от 0,3 до 0,5 м.
К крупным рекам относятся Сура, Терешка, Медведица и Иловля. Подземные воды в четвертичных, неогеновых и палеогеновых отложениях залегают на небольшой глубине. Обычно они слабо минерализованы. Наибольшее значение для развития карстовых процессов имеют подземные воды в верхнемеловых отложениях, которые частью пропитывают массу мела, а частью циркулируют по системе крупных, но редких трещин в мелу. Эти воды выходят на поверхность многочисленными источниками, дебит которых достигает 40 л/сек. Они отличаются гидрокарбонатно-кальциевым составом и небольшой минерализацией. В нижнемеловых и юрских отложениях водоносные горизонты приурочены к песчано-глинистым толщам.
Северная половина провинции располагается в лесостепной зоне, а южная — в степной. В лесостепной зоне распространены преимущественно дубовые леса, под которыми развиваются дерново-подзолистые и серые лесные почвы, а также выщелоченные черноземы. Лесистость довольно высокая, хотя леса в значительной мере вырублены и заменены пашнями. В балках и поймах рек находятся луга. В степной зоне растительность представлена разпотравнотипчаково-ковыльными и типчаково-ковыльными степями с редкими островками дубрав. Развиты преимущественно обыкновенные и южные черноземы, а также темпо-каштановые почвы. В южных частях провинции значительно распространены солонцеватые почвы и солонцы. Степи почти повсюду распаханы.
Карст Приволжской возвышенности исследован крайне слабо. Карстуются преимущественно писчий мел и мергели верхнего мела, а также известняки и доломиты карбона. Карстовые формы представлены небольшими воронками, котловинами, колодцами и суходолами, которые приурочены обычно к положительным тектоническим структурам и эрозионным врезам.
Приволжская карстовая провинция делится на два карстовых округа — Сурско-Терешкинский и Медведиц-кий, а также пять карстовых районов.
В Среднесурском и Верхнесвияжском карстовых районах карстуются меловые отложения верхнего мела. Карстовые воронки и замкнутые котловины отмечены в бассейнах рек Сура, Барыш, Сельдь, Сызрань, в верховьях Свияги и Усы. Воронки достигают 20–50 м в диаметре и 10–15 м глубины. Наибольший интерес представляют обширные (до 1 км в диаметре и 15 м глубины) блюдцеобразные котловины, образовавшиеся путем вмывания в толщу карстующихся пород вышележащих рыхлых песчано-глинистых отложений. В долинах рек встречаются карстовые источники, дебит которых достигает 25–40 л/сек. Такие источники находятся к востоку от с. Артюшкино и в верховье р. Борлы (левый приток р. Усы). У сел Раме-но и Архангельское выявлен древний погребенный карст. Здесь же на глубине 100–200 м вскрыты не заполненные осадками карстовые полости.
Терешкинский карстовый район охватывает верхнюю и среднюю части бассейна р. Терешки. Карстуется писчий мел верхнемелового возраста. Карстовые воронки и провалы описаны в долинах рек Терешка, Избалык и Ардовать. Воронки имеют диаметр до 20 м и глубину до 7 м. Чаще всего они вытянуты вдоль склонов долин рек. Близ с. Белый Ключ (долина Ардовати) встречаются воронки до 70 м в диаметре и 25 м глубины. В верховьях рек Избалык (правый приток Терешки) и Ломовка (приток р. Каслей-Кадады) отмечаются суходолы.
В Иловлянском карстовом районе карстуются мело-мергельные отложения верхнего мела, а также известняки и доломиты верхнего и частично среднего карбона. Карст приурочен главным образом к антиклинальным структурам и тектонически нарушенным зонам. Небольшие (до 5 м глубины) воронки и провалы мелового карста отмечены, в частности, у с. Полупило. Карст развит также на Арчединской антиклинали, где на поверхность выведены известняки карбона. Южная часть Арчединской антиклинали прорезана балкой Паникой, которая имеет длину более 30 км. Ниже с. Новая Паника балка врезается в известняки среднего карбона (мячковский, подольский горизонты). Здесь расположены две крупные карстовые воронки диаметром 20–25 м и глубиной 3–6 м. В одной из воронок имеется понор. Река Арчеда у г. Фролова, где она прорезает Арчединскую структуру, совершенно пересыхает, что связано с большой инфильтрацией вод в сводовой части антиклинали, сложенной трещиноватыми известняками карбона.