茅台镇地处赤水河谷地带，地势低凹。赤水河周围的大娄山海拔都在
1000米以上，但在茅台河谷一带，却只有400多米。
茅台镇的地层由沉积岩组成，为紫红色砾岩、细砂岩夹红色含砾土岩。茅台镇地质地貌构造，主要是侏罗白垩系紫色砂页岩、砾岩，形成时间已超过7000万年，受海拔高度和岩石风化后成土母质的影响，茅台地区紫色土广泛发育。这种土壤一般厚度50厘米左右，酸碱适度。土壤中砾石和沙质土体含量高，渗水性很好，地下水、地表水通过红壤层时，对人体有益的多种微量元素被溶解，经过层层渗透过滤，形成清洌泉水。
气候特征冬暖、夏热、少雨，年均17．4℃，夏季最高温度达40℃，炎热季节达半年之久。冬季无霜期长，温差小，年均无霜期多达359天。而年降雨量仅800—900毫米。日照时间属贵州省内高值区，年可达1400小时。
炎热、少风、高温，使微生物群在此易于生长而不易被刮去，大量参与茅台酒的酿造过程。风速小，冬暖、夏热、少雨、少风的特殊小气候十分有利于酿造茅台酒微生物的栖息和繁殖。