Una característica de la DO Tarragona es la heterogeneïtat de sols.
Els sòls de la comarca del Camp de Tarragona són majoritàriament del miocè, sòls calcaris i lleugers, els sòls de la zona de la Ribera d'Ebre són de la era terciària, calcaris i pedregosos i de al·luvions del quaternari.
A la DO Tarragona el clima és mediterrani amb influències continentals a la zona més alta de la Vall de l'Ebre. Les vinyes estan afectat per la marinada i el mestral a la zona del camp de Tarragona i pel mestral a la zona de la Ribera d'Ebre.
Aquest clima mediterrani es caracteritza per uns hiverns suaus i uns estius molt més calorosos, encara que estan temperats per la brisa marina. La precipitació mitjana anual al camp de Tarragona es de 475 mm i de la Ribera d'Ebre de 650 mm.
A la Ribera d’Ebre els hivern són freds i els estius calorosos i molt lluminosos. El desenvolupament de la vinya es aquest tipus de clima es òptim i produeix raïms de gran qualitat que són perfectes per elaborar també vins de licor.
