"O número de mortos aumentou a 14 e o de feridos a 28", afirmou o porta-voz do ministério russo da Saúde, Oleg Salatai, citado pelas agências russas.
De acordo com os investigadores, o ataque foi cometido por um homem-bomba.
"Uma investigação foi aberta por 'atentado terrorista' e 'tráfico de armas'", declarou Vladimir Markine, porta-voz do comitê de investigação, organismo responsável pelas principais investigações na Rússia.
Volgogrado fica perto do instável Cáucaso russo.
A explosão aconteceu às 8H23 locais (2H23 de Brasília), também de acordo com o ministério.
O ataque destruiu completamente o ônibus, segundo imagens exibidas pela televisão russa.
Outro atentado atribuído a uma mulher-bomba provocou 17 mortes no domingo na mesma cidade, que estava lotada no fim de semana, período de festas no país.
Veja como foi a explosão deste domingo na estação de trens de Volgogrado
O atentado alimentou os temores sobre a segurança dos Jogos Olímpicos de Inverno, que acontecerão em fevereiro em Sochi, estação balneária situada ao pé do Cáucaso.
O ministério do Interior anunciou a intensificação das medidas de segurança em todas as estações e principais aeroportos do país.
As autoridades regionais anunciaram o nível elevado de alerta antiterrorista na região de Volgogrado para os próximos 15 dias.
A rebelião islamista busca instaurar um estado islamita na região. O líder do movimento, Doku Umarov, inimigo número um do Kremlin, convocou em julho a execução de ataques para impedir por "todos os meios" os Jogos Olímpicos de Sochi.