La diversité des sols et des cépages constitue l’une des richesses de l’appellation Châteauneuf-du-pape, la première créée en France en 1936.

Les galets roulés constituent la marque de fabrique du terroir de Châteauneuf. Ils jouent un rôle important, en restituant au raisin la chaleur emmagasinée dans la journée. Un phénomène qui améliore le mûrissement. Et empêche le développement de certaines maladies.
Le sous-sol de Châteauneuf est constitué d’argile rouge, à l’ouest, de sols de roches calcaires dures avec des sous-sols d’argile, ou formés de grès molassiques. Et à l’est, des sols de coteaux sableux, formés par le retrait du Rhône.

Cette diversité s’inscrit également dans le choix des cépages offerts aux vignerons. Grenache (noir, gris ou blanc), syrah, mourvèdre, cinsault, clairette (blanche ou rose),  vaccarèse, bourboulenc, roussanne, counoise, muscardin, picpoul (blanc, gris ou noir), picardan, et terret noir constituent les treize cépages de l’appellation. Ils peuvent entrer dans la composition des vins rouges, mais également des blancs. De nos jours, le grenache est majoritairement planté, car il a trouvé une terre d’élection à Châteauneuf-du-Pape.