Die Vielfalt der Terroirs der Côtes du Rhône ist das Ergebnis einer bewegten geologischen Geschichte. Das zwischen dem Zentralmassiv und den Alpen entstandene Rhônetal, das in seinem nördlichen Teil eng ist, weitet sich ab dem Breitengrad von Montélimar allmählich nach Süden aus, wodurch ein Relief aus Ebenen und Hügeln entsteht, die von weiter entfernten Höhen eingerahmt werden. Das Zentralmassiv besteht hauptsächlich aus Granit und Gesteinen, deren Ursprung bis in die Primärzeit zurückreicht. Das linke Ufer, östlich des Flusses, entspricht dem Vorgebirge der Alpen, in dem sich geringe Steigungen und Hügel abwechseln. Die Erosion dieser beiden Gebirgsmassive hat die Landschaft geformt und die berühmten Hänge der Appellationen geprägt.
Traditionell unterscheidet man zwei große Arten von Terroirs: die Terroirs der nördlichen Côtes du Rhône und die südlichen Terroirs. Im nördlichen Teil konzentrieren sich die Weinberge auf schmale Terroirs in unmittelbarer Nähe des Flusses, die von einem kontinentalen Klima umspült werden. Die wichtigsten Weinbaugebiete dieser Region klammern sich an die steilen Hänge, die in das aus dem Zentralmassiv stammende Gestein gehauen wurden. Im südlichen Teil der Côtes du Rhône sind die mediterranen Einflüsse deutlicher zu erkennen: Auf den kalkhaltigen Böden treten die Reben nur selten in Erscheinung, wie in den Dentelles de Montmirail, neben den spektakulären, senkrecht aufgerichteten Felsen. Diese Böden verleihen den dort erzeugten Weinen eine große Finesse und sind besonders für Weißweine geeignet.
Die sandigen Böden bilden steinige Hügel, die von Grenache- und Syrah-Reben bedeckt sind, die leichte und fruchtige Weine hervorbringen. Die Terrassen aus Rollkiesel, wo die Drainage gut funktioniert, und die Grenache-Reben, die mit Syrah und Mourvèdre verschnitten werden, ergeben seidige Weine mit Aromen von reifen Früchten, die durch würzige Noten ergänzt werden. Die Weißweine sind warm und elegant ...
Die Hierarchie zwischen der Appellation Côtes du Rhône Régional und den Côtes du Rhône Villages mit und ohne Gemeindenamen entspricht einer sorgfältigen Identifizierung dieser spezifischen Terroirs. Im nördlichen Rhône-Tal, von Lyon bis zur Breite von Valence, ist das Gefälle allgegenwärtig. In diesem Teil des Tals sind die Weinberge auf schmalen, von Steinmauern gestützten Terrassen angelegt, die an den steilen, manchmal fast senkrechten Hängen nur wenige Meter breit sind. Diese Konstruktionen zeigen, zu welchem Einfallsreichtum und welcher Mühe der Mensch fähig ist, um einige Weinberge zu bewirtschaften.
Die Arbeit der Menschen beim Bau dieser Terrassen erfordert viel Energie und technisches Geschick. Sie bleibt auch bei der Pflege der Weinberge sehr aufwändig. Die meiste Arbeit wird manuell erledigt vom Beschneiden über die Pflege bis hin zur Weinlese. Aus diesem Grund sind die Erträge sehr niedrig. Doch unabhängig von der Lage hat der Weinbau auf Terrassen große Vorteile: Die Sonnenstrahlen treffen im rechten Winkel auf den Boden und versorgen die Reben mit maximaler Energie; die Mauern speichern tagsüber die Wärme und geben sie nachts wieder ab - alles Faktoren, die eine gute Reifung der Trauben und eine hervorragende Qualität der Weine begünstigen.
Die Côtes du Rhône sind in zwei unterschiedliche Klimazonen zwischen dem Norden und dem Süden des Tals unterteilt. Im nördlichen Teil weist das Klima kontinentale Einflüsse mit heißen Sommern und kalten Wintern auf. Im südlichen Teil herrscht ein typisch mediterranes Klima mit sehr sonnigen, heißen und trockenen Sommern und milden Wintern, in denen mehr Feuchtigkeit vorhanden ist. Die Sonneneinstrahlung, die Hitze, der manchmal heftige Wind und die relative Trockenheit begünstigen eine gute Pflanzenentwicklung und das Ausreifen der Reben, wobei Krankheiten in Grenzen gehalten werden. Eine enorme Hilfe bei der Herstellung großer Weine. Von Norden nach Süden des Tals nimmt die Sonnenscheindauer in Richtung Mittelmeer zu: Südlich von Lyon liegt sie zwischen 1900 und 2100 Stunden, in der Mitte des Tals in Richtung Valence steigt sie auf 2200 bis 2300 Stunden und südlich von Avignon auf über 2800 Stunden. Die Sonneneinstrahlung in den Côtes-du-Rhône gehört zu den höchsten in Frankreich, verglichen mit Bordeaux (zwischen 2000 und 2100 Stunden pro Jahr) und dem Loire-Tal (zwischen 1700 und 1900 Stunden).
Bei der Zusammenstellung der drei Hauptrebsorten, die für die Côtes du Rhône verwendet werden (Syrah, Grenache und Mourvèdre), dominiert die Syrah im Norden des Tals, wo sie ursprünglich herkommt, während die Grenache und die Mourvèdre eher im Süden angesiedelt sind.