釀制茅臺酒的用水主要是赤水河的水，赤水河水質好，用這種入口微甜、無溶解雜質的水經過蒸餾釀出的酒特別甘美。故清代詩人曾有“集靈泉于一身，匯秀水東下”的詠句贊美赤水河。茅臺鎮還具有極特殊的自然環境和氣候條件。它位于貴州高原點的盆地，海拔僅440米，遠離高原氣流，終日云霧密集。夏日持續35—39℃的高溫期長達5個月，一年有大半時間籠罩在悶熱、潮濕的雨霧之中。這種特殊氣候、水質、土壤條件，對于酒料的發酵、熟化非常有利，同時也部分地對茅臺酒中香氣成分的微生物產生、精化、增減起了決定性的作用。可以說，如果離開這里的特殊氣候條件，酒中的有些香氣成分就根本無法產生，酒的味道也就欠缺了。

茅臺酒生產所用高粱為糯性高粱，當地俗稱紅纓子高粱。此高粱與東北及其它地區高粱不同的是，顆粒堅實、飽滿、均勻，粒小皮厚，支鏈淀粉含量達88%以上，其截面呈玻璃質地狀，十分有利于茅臺酒工藝的多輪次翻烤，使茅臺酒每一輪的營養消耗有一合理范圍。茅臺酒用高粱皮厚，并富含2%－2.5%的單寧，通過茅臺工藝發酵使其在發酵過程中形成兒茶酸、香草醛、阿魏酸等茅臺酒香味的前體物質，后形成茅臺酒特殊的芳香化合物和多酚類物質等。這些有機物的形成與茅臺酒高粱及地域微生物群系密切相關，也是茅臺酒幽雅細膩、酒體豐滿醇厚、回味悠長的重要因素，特別值得一提的是茅臺酒富含一定的多酚類物質，適量飲用，不傷肝。

茅臺酒工藝中的三高是指茅臺酒生產工藝的高溫制曲、高溫堆積發酵、高溫餾酒。茅臺酒大曲在發酵過程中溫度高達63℃，比其它任何名白酒的制曲發酵溫度都高10－15℃；在整個大曲發酵過程中可優選環境微生物種類，后形成以耐高溫產香的微生物體系，在制曲過程中首先做到了趨利避害之功效。高溫堆積發酵是中國白酒生產敞開式發酵為經典和獨創之作，也是其它名白酒工藝所不具有的。高溫餾酒：蒸餾工藝本身是固液分離的技術，但茅臺酒生產工藝的蒸餾與其它白酒完全不同。

茅臺酒液純凈透明、醇馥幽郁的特點，是由醬香、窖底香、醇甜三大特殊風味融合而成，現已知香氣組成成分多達300余種。茅臺酒香氣成分眾多，有人贊譽“風味隔壁三家醉，雨后開瓶十里芳”。茅臺酒香而不艷，在釀制過程中從不加半點香料，香氣成分全是在反復發酵的過程中自然形成的。它的酒度一直穩定在52°—54°之間。