Vollgrav er en langstrakt grøft som er en del av et festningsanlegg. Disse var ofte et resultat av graving etter jord som skulle brukes til å anlegge en voll rett bak vollgraven.
Vollgraven kunne være tørr, eller fylt med vann og da ha kynette (en liten grav i bunnen av en vollgraven, så dyp at den ikke kan vades). Vollveggen nærmest festningen ble kalt eskarpe, den andre vollveggen ble kalt kontreeskarpe.
Vollgraven kunne beskyttes av en kaponier, og utenfor vollgraven kunne det være en fossebre. Vollgraven kunne ha en travers, og ofte førte en vindebro over vollgraven.
Romerske militærleire, castra, hadde ofte vollgraver som del av forskansningene rundt leiren.