两次投料和两种发酵是茅台酒生产打基础的环节
两次投料，即下沙、造沙，这是茅台酒生产打基础的环节。下沙指在重阳时，把高粱磨成二八成，润粮加母糟蒸透，摊凉，拌曲，经堆积发酵后又入窖发酵一月。造沙，是将高粱磨成三七成，与下沙时发酵的酒醅混合蒸熟又循环往复下沙的工艺。茅台的季节性生产、二次投料，即河谷地早熟的高粱先投，山顶晚熟的高粱后投，几乎不经粉碎就蒸，完全是农业社会的特征。因此季克良先生说:“贵州茅台酒工艺是中国白酒工艺的活化石。”酒美在于香，“生香靠发酵”。白酒的发酵工艺直接决定着酒的香型和品质。茅台酒发酵工艺优于其他名白酒发酵工艺的典型特点表现在以下两个方面:
一是其他名白酒只经过窖池发酵一种方式，只产生一种香型。而茅台酒的发酵需要采取两种方式。其间的玄妙，让观者着迷。茅台酒的两种发酵方式，即堆积发酵和入池发酵。堆积发酵就是通过把酒醅摊凉，高温堆积，在地面上充分摄取、网罗、繁殖、筛选环境中有益的微生物，柔和升华、发酵，弥补了大曲微生物中某些数量和品种的不足，生成了大量的香味物质和前驱物质，为入池发酵最大限度创造了活力，旨在纳天之“精华”。
入池发酵是在堆积发酵到一定程度后，把酒醅用窖泥密封于窖池中发酵，意在吸地之“灵气”，是产酒产香的发酵。封闭式发酵的这段时间，就像一个人从幼年走向青年之前的积累时期，是一个自我思考、自我沉淀、自我修炼的过程，为未来出炉强身健骨。封闭式发酵给了我们深刻的思考:须有守成，才可稳固根基。精髓的东西，一定是需要一个内在的固守与坚持。所以茅台集团始终坚质量第一，视质量为生命，祟本守道，坚守工艺，不挖老窖，不卖新酒。正是这种执着的积淀令世界上最高贵的酒香，有了难以更替的根基。
茅台白酒纯粮固态发酵工艺历经千年，其神奇之处在于它能够根据外部气候环境变迁，不断改内部参与发酵的菌群和数量，使发酵小环境与生态大环境有机统一。就像中国传统文化中所强阴阳调和，充满辩证和谐。茅台酒的特质就是在开放与封闭不断变化的环境中逐步形成，堆积开放发酵和入池封闭发酵相交替，化天地之精气灵韵，摄高粱、小麦之精华营养为玉液。由于茅台酒发酵的这段时间，酒醅的各层次的微生物数量和品种不相同，因此，即使是同一个酒窖的酒醅，也可以生产出三种不同香型的酒，其中:酱香型酒由窖的顶部、中部酒醅产生，窖底香型酒由窖底酒醅产生，醇甜香型酒由中部酒醅产生。这是世界酿酒史上独一无二的奇观。不同香型的酒各含有不同的成分，三种香型酒融合而成的茅台酒是一种“复合香”，其香味香气成分种类是所有蒸馏酒中最多、最丰富、最协调、最具层次感的;其“溢香”、“闻香”、“口香”、“留香”效果均胜于其他蒸馏酒。
二是其他的各种香型名白酒，只经过2~3次，最多5次发酵;而茅台酒则要经过8次堆积发酵和窖池发酵，每一次入窖前都要喷洒一次“尾酒”(即“回沙”)。其他名白酒的发酵时间如浓香型酒为60天、清香型酒为28天、凤香型酒为14天;茅台酒的发酵时间长达9个月，远比其他名白酒发酵时间长。经过这样长时间的反复发酵，产生的微量元素和香气香味成分自然远比其他任何蒸馏酒要多得多。研究表明，茅台酒的微量元素竟达 1400 多种，可定性定量研究的也有 867 种。