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。
茅台酒因产于遵义赤水河畔的茅台镇而得名。由于茅台镇地处河谷，风速小，十分有利于酿造茅台酒微生物的栖息和繁殖。20世纪60、70年代全国有关专家曾用茅台酒工艺及原料、窖泥，乃至工人、技术人员进行异地生产，所出产品均不能达到异曲同工之妙。也充分证明了茅台酒是与产地密不可分的关系和茅台酒不可克隆，为此茅台酒2001年成为中国白酒被国家纳入原产地域保护产品。 茅台酒厂区建于赤水河上游，水质好、硬度低、微量元素含量丰富，且无污染。峡谷地带微酸性的紫红色土壤，冬暖夏热、少雨少风、高温高湿的特殊气候，加上千年酿造环境，使空气中充满了丰富而独特的微生物群落。
茅台酒以本地优质糯高梁为原料，用小麦制成高温曲，而用曲量多于原料。用曲多，发酵期长，多次发酵，多次取酒等独特工艺，这是茅台酒风格独特、品质优异的重要原因。酿制茅台酒要经过两次下料、九次蒸煮、八次摊晾加曲（发酵七次）、七次取酒，生产周期长达一年，再陈贮三年以上，勾兑调配，然后再贮存一年，使酒质更加和谐醇香，绵软柔和，方准装瓶出厂，全部生产过程近五年之久。
1996年，茅台酒工艺被确定为国家机密加以保护。2001年，茅台酒传统工艺列入首批物质文化遗产。2006年，又批准将“茅台酒传统酿造工艺”列入首批非物质文化遗产名录，并申报世界非物质文化遗产。2003年2月14日，原国家质检总局批准对“茅台酒”实施原产地域产品保护 。2013年3月28日，原国家质检总局批准调整“茅台酒”地理标志产品保护名称和保护范围 。