Una característica de la DO Tarragona es la heterogeneidad de suelos.
Los suelos de la comarca del Campo de Tarragona son mayoritariamente del mioceno, suelos calcáreos y ligeros, los suelos de la zona de la Ribera d'Ebre son de la era terciaria, calcáreos y pedregosos y de aluviones del cuaternario.
En la DO Tarragona el clima es mediterráneo con influencias continentales en la zona más alta del Valle del Ebro. Los viñedos están afectado por la marinada y el mistral en la zona del campo de Tarragona y por el mistral en la zona de la Ribera d'Ebre.
Este clima mediterráneo se caracteriza por unos inviernos suaves y veranos mucho más calurosos, aunque están templados por la brisa marina. La precipitación media anual en el campo de Tarragona es de 475 mm y de la Ribera d'Ebre de 650 mm.
En la Ribera d'Ebre los invierno son fríos y los veranos calurosos y muy luminosos. El desarrollo de la vid en este tipo de clima es óptimo y produce uvas de gran calidad que son perfectos para elaborar también vinos de licor.
