酿制茅台酒的用水主要是赤水河的水，赤水河水质好，用这种入口微甜、无溶解杂质的水经过蒸馏酿出的酒特别甘美。故清代诗人曾有“集灵泉于一身，汇秀水东下”的咏句赞美赤水河。茅台镇还具有极特殊的自然环境和气候条件。它位于贵州高原点的盆地，海拔仅440米，远离高原气流，终日云雾密集。夏日持续35—39℃的高温期长达5个月，一年有大半时间笼罩在闷热、潮湿的雨雾之中。这种特殊气候、水质、土壤条件，对于酒料的发酵、熟化非常有利，同时也部分地对茅台酒中香气成分的微生物产生、精化、增减起了决定性的作用。可以说，如果离开这里的特殊气候条件，酒中的有些香气成分就根本无法产生，酒的味道也就欠缺了。
茅台酒生产所用高粱为糯性高粱，当地俗称红缨子高粱。此高粱与东北及其它地区高粱不同的是，颗粒坚实、饱满、均匀，粒小皮厚，支链淀粉含量达88%以上，其截面呈玻璃质地状，十分有利于茅台酒工艺的多轮次翻烤，使茅台酒每一轮的营养消耗有一合理范围。茅台酒用高粱皮厚，并富含2%－2.5%的单宁，通过茅台工艺发酵使其在发酵过程中形成儿茶酸、香草醛、阿魏酸等茅台酒香味的前体物质，后形成茅台酒特殊的芳香化合物和多酚类物质等。这些有机物的形成与茅台酒高粱及地域微生物群系密切相关，也是茅台酒幽雅细腻、酒体丰满醇厚、回味悠长的重要因素，特别值得一提的是茅台酒富含一定的多酚类物质，适量饮用，不伤肝。
茅台酒工艺中的三高是指茅台酒生产工艺的高温制曲、高温堆积发酵、高温馏酒。茅台酒大曲在发酵过程中温度高达63℃，比其它任何名白酒的制曲发酵温度都高10－15℃；在整个大曲发酵过程中可优选环境微生物种类，后形成以耐高温产香的微生物体系，在制曲过程中首先做到了趋利避害之功效。高温堆积发酵是中国白酒生产敞开式发酵为经典和独创之作，也是其它名白酒工艺所不具有的。高温馏酒：蒸馏工艺本身是固液分离的技术，但茅台酒生产工艺的蒸馏与其它白酒完全不同。
茅台酒液纯净透明、醇馥幽郁的特点，是由酱香、窖底香、醇甜三大特殊风味融合而成，现已知香气组成成分多达300余种。茅台酒香气成分众多，有人赞誉“风味隔壁三家醉，雨后开瓶十里芳”。茅台酒香而不艳，在酿制过程中从不加半点香料，香气成分全是在反复发酵的过程中自然形成的。它的酒度一直稳定在52°—54°之间。