Cформирована большевистскими властями в октябре 1918 года для обороны нижней Волги и Северного Каспия. С апреля 1918 года в этом районе действовал Военный флот Астраханского края, который осенью был усилен прибывшими из Кронштадта миноносцами и подводными лодками. К ноябрю 1918 года флотилия состояла из 50 боевых кораблей и 6 гидросамолетов. В декабре 1918 года подчинена командованию Кавказско-Каспийского фронта. В начале 1919 большая часть Каспийского моря контролировалась флотилией интервентов и белогвардейцев (21 вооруженный пароход и 13 торпедных катеров). В мае 1919 года Астрахано-Каспийская военная флотилия высадила десант, овладевший фортом Александровск, а вскоре захватила пароход "Лейла", на котором находился представитель Деникина генерал Гришин-Алмазов, следовавший в Гурьев для связи с Колчаком. В мае-июне 1919 Астрахано-Каспийская военная флотилия содействовала огнем частям 10-й армии в обороне Царицына и 11-й армии в обороне Астрахани. К этому времени в ее состав входили: 3 крейсера (вооруженные шхуны), 6 эсминцев, 3 миноносца, 4 подводные лодки, 10 вооруженных пароходов, 7 истребителей, 4 плавучие батареи и др. После захвата белыми Царицына участвовала в Астраханской обороне 1919 года. В ночь на 30 июля моряки Астрахано-Каспийской военной флотилии освободили станции Ахтуба и Владимировка, чем ликвидировали прямую угрозу Астрахани. 31 июля 1919 года флотилия была объединена с Волжской военной флотилией в Волжско-Каспийскую военную флотилию.