茅台镇有一条穿镇而过的美酒河——赤水河，发源于云南省镇雄县，全长523千米，流域面积20440平方公里，流经云、贵、川三省的14个县、市，在四川省合江县注入长江。赤水河“集灵泉于一身，汇秀水而东下”，特别是茅台河谷一带，更是酿造美酒的珍贵水源。

赤水河河水颜色应时而变，每年雨季山水冲洗，两岸紫色红色泥沙汇入河中，河水变为棕红色，成为名符其实的“赤水河”。

到了重阳时节，赤水河又恢复清澈纯净本色。此时正是茅台酒投料的季节，河水的自然变化十分有利于茅台酒的酿造。

茅台镇的地质地貌结构非常特殊，主要是侏罗、白垩系紫色砂页岩、砾岩，形成时间在7000万年以上。

紫色砂页岩表层广泛发育着紫红色的土壤，本地称之为“红土”，土层较厚，一般在50厘米左右。土体中砂质和砾石含量很高，土质松软，缝隙较大，具有良好的渗水性。

茅台镇土壤的渗透性使得地面水和地下水通过两岸的红层流入赤水河时，即溶解了红层中多种对人体体育有益的微量元素，又滤出了纯净无毒、香甜可口的清冽泉水。中科院士壤专家实地考察后得出的结论：茅台镇这种紫色钙质土壤是茅台酒生产的重要基础。