Xəzər dənizinin ən mühüm xüsusiyyəti səviyyəsinin mütəmadi olaraq qalxıb-enməsidir.
Dənizin səviyyəsinin dəyişməsinə əsas səbəb onun su balansı elementlərinin dəyişməsidir. Su balansinin mədaxilini (80%) çay axınları təşkil edir ki, onun da 85% -ə qədərinin Volqa çayının gətirdikləri suların hesabınadır. Müşahidələr göstərir ki, çay axınları orta qiymətə nisbətən böyük intervalda dəyişikliklərə uğrayırlar. Buna səbəb isə dənizin çox geniş sutoplama hövzəsində (şimal yarım kürəsinin təxminən 20% ərazisi) baş verən hidrometroloci proseslərdir.

Tarixi dövr ərzində (son 3,5 min il) dənizin səviyyəsinin dəyişməsi 15m, son 200 ildə 3.5 m təşkil etmişdir. Dənizin səviyyəsi həm də aylar üzrə dəyişmələrə məruz qalır, onun qiyməti 30 - 40 sm intervalında dəyişir. Səviyyə özünün ən yüksək qiymətini iyun -avqust  aylarında, ən aşağı qiymətini isə dekabr - fevral aylarında alır. Həmcinin uzunmüddətli əsən küləklərin təsiri nəticəsində səviyyənin suqovma və çəkilmə dəyişmələri də baş verir. Bu proses, xüsusilə, Şimali Xəzərdə özünü göstərir. Burada güclü cənub - şərq küləklərində suqovma 4,5 m, çəkilmə isə 2,5 m-ə çata bilər.

Tarixi qaynaqlar göstərir ki, Xəzərin səviyyəsinin tərəddüdü son  2,5min ildə 15m və axrıncı 200 ildə isə 4,5 m olmuşdur.Səviyyə üzərində ilkinstrumental müşahidələr 1837 – ci ildən Bakı məntəqəsində (Bayıl sahəsi) başlanmış və bu günə qədər bütün Xəzər dənizi üzrə 15 məntəqədə və dənizin Azərbaycan sektorunda isə 7 məntəqə davam etdirilir.

Müşahidə məlumatları göstərir ki, Xəzər dənizinin səviyyəsi 1830 – 1929 – cu illərdə (100 il müddətində ) okean səviyyəsinin  mənfi 26,00 mBS mütləq yüksəklikində ( Baltik Sistemi ) yerləşmiş və səviyyə dəyişmələrinin amplitudu 0,5m olmuşdu.1930 – cu ildən başlayaraq səviyyə enməyə başlamış və 1977 – ci ilə qədər 3 m aşağı düşmüşdür.

Xəzər dənizinin səviyyəsi 1977 – ci ildə mənfi 29,00 mBS mütləq yüksəklikdə olmuşdur ki,bu da son 500 ildə onun ən aşağı səviyyəsidir.

Xəzər dənizi səviyyəsinin illər üzrə dəyişməsi (1837 – 2007 – ci illər), ox – səviyyənin proqnozudur.

Xəzərin səviyyəsi 1978 – ci ildən başlayaraq ildə orta hesabla 15 sm sürətlə artmış və 1995-ci ildə ən yüksək səviyyə ( -26,50 mBS ) çatmışdır.Bu zaman səviyyənin artımı 1977 – ci illə müqaisədə 2,50m olmuşdur.
Xəzər dənizinin səviyyəsi 1996-2000-ci illərdə 35m enmiş və 2001-ci ildən yenidən qalxmağa başlamışdır. Belə ki,dənizin səviyyəsi 2001 – 2005 – ci illərdə 30sm – ə qədər yüksəlmiş, 2006 – cı ildə isə səviyyəsinin əvvəlki illə müqaisədə 3 – 5 sm enməsi müşahidə edilmişdir.

Xəzər dənizi səviyyəsinin bir illik proqnozu metodikası onun  Su Balansı elementlərinin hesablanmasına əsaslanıb və hazırda onun özünü doğrultması 90-95 faiz təşkil edir.

Xəzər dənizi səviyyəsinin uzun müddətli proqnozu ( 5 – 10 il ) çox mürəkkəb məsələdir, çünki dəniz səviyyəsinin tərəddüdü iqlim elementləri ilə əlaqədardır və elmin müasir inkişaf mərhələsində bu elementlərin etibarlı proqnozlarının ömrü isə 6 aydan artıq deyildir.

Regional iqlimin dəyişməsinə əsaslanan proqnozlara görə  2020 – ci illərə Xəzər dənizi səviyyəsinin  70 - 80 sm - ə qədər artması ehtimal edilir.

Xəzər dənizi səviyyəsinin orta illik qiyməti 2007 – cı ildə mənfi 26,78 mBS ( Baltik Sistemi) təşkil etmişdir.