Uważa się, że terytorium Bułgarii Wołżańsko-Kamskiej było początkowo zamieszkane przez plemiona ugrofińskie. Protobułgarzy przywędrowali na te tereny około 660 roku n.e. po upadku Wielkiej Bułgarii, której przywódcą był Kubrat. Wedle relacji Teofanesa i Nicefora Protobułgarzy przywędrowali pod wodzą drugiego syna Kubrata, Kotraga. Trzeci syn Kubrata, Asparuch, osiedlił się w dorzeczu Dunaju, na terenach obecnej Bułgarii, gdzie Protobułgarzy zasymilowali się ze Słowianami, przyjęli słowiański język i wiarę prawosławną.
Większość uczonych zgadza się z tezą, że Bułgaria Kamska była częścią ogromnego Kaganatu Chazarskiego. W IX wieku rozpoczął się proces jednoczenia plemion protobułgarskich. Założono nową stolicę w Bułgarze Wielkim, przy ujściu Kamy do Wołgi, około 160 km na południe od dzisiejszego Kazania. Większość uczonych wątpi, by Bułgaria Kamska mogła znieść zależność od Kagantu Chazarskiego przed jego zniszczeniem przez księcia Rusi Kijowskiej Światosława I w 965 roku.