茅台镇的地质地貌结构，主要是侏罗白垩系紫色沙页岩、砾岩。形成时间在7000万年以上，土壤主要受海拔高度和岩石风化后成土母质的影响，土壤分布与地貌关系紧密，广泛发育着的紫色土层，酸碱适度。特别是土体中沙质和砾石含量很高，具有良好的渗水性。因而无论地面水和地下水都经过两岸的红层流入赤水河，既溶解了红层中多种对人体有益的微量元素，又经过层层过滤，滤出了纯净无毒，香甜可口的清冽泉水。
　　茅台镇海拔仅在400米左右，气候冬暖夏热，风微雨少，形成一个相对封闭，有利于酿酒微生物生长的小环境，加之酿酒活动在茅台地区千百年传承不息，使得空气中活跃着大量的微生物群，据专家初步鉴定，至少有100多种微生物对酱香型酒的形成有直接影响。
　　流经茅台镇的赤水河汉代称大涉水，古代称安乐水，唐代称赤虺河，它发源于云南省镇雄县，流经威信、叙永、古蔺、毕节、金沙、仁怀、习水、赤水到四川合江汇入长江。
　　在茅台镇上游的几十公里，温泉、泉水、瀑布就有几十处。据专家科学检验、赤水河水质非常优良，无色透明，微甜爽口，酸碱适度，钙镁离子含量、硬度均符合优质饮用水标准。
　　赤水河有一个奇怪的现象，每年的端午节至重阳节，因雨季来临而河水呈赤红色；而重阳节至笠年的端午节之间，河水则清澈透明。
　　酱香型酒按照这一节律的变化进行酿制，重阳节至笠年的端午节之间，正值下沙，蒸煮而大量的用水时节；而端午节至重阳节之间，又是歇蒸，下窖而基本不用水的时节。天人合一之奥妙，属世间罕见。