茅台酒的酿制技术被称作“千古一绝”。茅台酒有不同于其它酒的整个生产工艺，生产周期7个月。蒸出的酒入库贮存4年以上，再与贮存20年、10年、8年、5年、30年、40年的陈酿酒混合勾兑，后经过化验、品尝，再装瓶出厂销售。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。
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。
装茅台酒用的酒瓶，初是用本地生产的缸瓮，从清朝咸丰年间起，改用底小、口小、肚大的陶质坛形酒瓶，有装0.5公斤、1公斤和1.5公斤的型号。后曾一度改为微扁长方形酒瓶。民国四年（1915年）以后，改用圆柱形、体小嘴长的黄色陶质釉瓶。建国后，才改为白色陶瓷瓶和人们见到的乳白色避光玻璃瓶，古色古香，朴实大方。
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。