Der gravierende Unterschied zum Weißwein ist die Reihenfolge der Arbeitsschritte. Nicht der Most, sondern die Maische wird vergoren. Dies geschieht, weil sich fast alle Farbstoffe in den Schalen der Trauben befinden. Diese Farbstoffe werden vom entstehenden Alkohol aus den roten Fruchtschalen gelöst. Erst nach der Gärung wird gekeltert. Es ergibt sich also folgende Reihenfolge, wobei die Funktionen der einzelnen Arbeitsschritte denen der Weißweinbereitung gleichen:
Einmaischen
Das Einmaischen ist nach der Lese und der Traubenselektion der nächste Prozessschritt zum Erzeugen von Wein. Einmaischen bedeutet das Zerreißen und Aufbrechen der Beerenhäute, das Freisetzen des Traubensaftes sowie das Mischen der festen und flüssigen Bestandteile der Trauben. Für hochwertige Rotweine hat sich in den letzten Jahren das Verfahren der Kaltmazeration durchgesetzt. Hierbei wird die Maische stark heruntergekühlt und der Gärbeginn damit um einige Tage herausgezögert. Dies ermöglicht die Extraktion feinerer Fruchtaromen.
Ein spezielles Verfahren zur Rotweinbereitung stellt die Kohlensäuremaischung dar. Bei dieser wird auf ein Zerdrücken der Beeren weitgehend verzichtet. Das Resultat sind sehr fruchtbetonte, jung zu trinkende Weine.
Gärung
Die Gärung des Mostes kommt in der Regel von allein in Gang, da Hefen zum Einleiten der Gärung omnipräsent sind. Häufig jedoch mag der Winzer nicht einfach beliebige, zufällige Hefen das Gären beginnen lassen, und gibt statt dessen besonders ausgewählte Hefen, sogenannte Reinzuchthefen dem Most zu. Diese Hefen sollen reproduzierbare, gute Gäreigenschaften sicherstellen. Jedoch wird die Verwendung von Reinzuchthefen auch der Kritik unterzogen, da hiermit ein Trend zur Verarmung durch Standardisierung bzw. Vereinheitlichung nicht ganz abgestritten werden kann.
Bei der Rotweinherstellung bleibt die Maische zu Teilen über Wochen stehen; der Gärprozess findet mit flüssigen und festen Bestandteilen gemeinsam statt. Die hierzu eingesetzten Gär-Behältnisse sind heutzutage oftmals so eingerichtet, dass mittels Kühlschlangen die bei der Gärung entstehende Prozesswärme kontrolliert abgeführt werden kann. Das lange Verbleiben auf der Maische dient der intensiven Extraktion der Farbstoffe aus den Beerenhäuten und der Tanningewinnung. Tannine sind eine wichtige Komponente der Struktur des Rotweines und bestimmen wesentlich seine Haltbarkeit. Während der Maischegärung neigen die meisten festen Bestandteile in den Gärbottichen zum Aufschwimmen, da sie durch die anhaftende Gärungskohlensäure spezifisch leichter als der Most werden. Entweder wird dieser sogenannte „Tresterhut“ gelegentlich untergetaucht (von Hand oder mittels Druckluft-betätigten Sieben), oder der entstehende junge Wein wird unten abgezogen und von oben wieder über den Tresterhut gepumpt (Remontage).
Welches Material der Winzer für den Gärbehälter bevorzugt, ist Geschmackssache. Traditionelle Holz- und Betonbehälter lassen sich schwerer kühlen, halten aber die einmal erreichte Temperatur auch stabiler. Die seit Mitte der 1960er Jahre aufgekommenen Edelstahlbehälter lassen sich einfacher kühlen, reagieren aber auch empfindlicher auf Änderungen der Kellertemperatur. An die einmal getroffene Entscheidung ist der Winzer typischerweise lange Zeit gebunden, nicht nur aus Kosten-, sondern auch aus Gewichtsgründen: Betontanks wiegen mehrere Tonnen.
Wie lange der Rotwein auf der Maische gärt, hängt vor allem von der Gärtemperatur ab. Je niedriger sie ist, desto langsamer gärt die Maische. Umgekehrt gilt: je höher sie ist, desto rascher geht die Gärung vonstatten. Einfache Rotweine wie Valpolicella oder Beaujolais gären etwa 4 Tage auf der Maische. Gehaltvollere Rotweine wie Elsässer Pinot Noir oder Badischer Spätburgunder haben etwa 8 Tage Schalenkontakt. Schwerere Rotweine machen eine 15-tägige Maischegärung durch. Traditionelle Barolos oder Cabernet Sauvignons werden 4 Wochen auf der Maische belassen.
Pressen
Das Pressen ist das Trennen der Maische in feste und flüssige Phase. In aller Regel wird es mit Korbpressen durchgeführt, die in alter Zeit als Vertikal-Spindelpressen in Holz ausgeführt wurden und in neuerer Zeit als horizontale, hydraulik-betätigte Edelstahl-Maschinen. Der Großteil des Rotweines fließt ohne Pressung ab. Der durch die Pressung gewonnene Wein heißt Presswein und enthält etwa viermal so viele Tannine wie der Vorlaufwein. Im weiteren Ausbau entscheidet der Winzer, inwieweit er den Presswein wieder hinzufügt.
Ausbau
Der vergorene Wein wird im Keller 6–18 Monate lang in Fässern oder Gärbehältern ausgebaut. Manche kräftige Rotweine reifen teilweise einige Monate bis mehrere Jahre in Barriquefässern. Dabei übernimmt der Wein Geschmacks- und Farbstoffe des Holzes. Eine wichtige Rolle spielt dabei das Alter des Fasses, wie oft es also schon in Gebrauch war. Bei neuen Fässern ist der Holzton oft sehr dominant und der Weingeschmack tritt in den Hintergrund. Bei zu alten Fässern wirkt der Wein manchmal muffig und abgestanden. Die besten Ergebnisse erzielen viele Winzer durch den Ausbau in alten und neuen Fässern und dem späteren Verschneiden der Inhalte. Der Abstich erfolgt in bestimmten Zeitabständen, um den Wein von den Trubstoffen zu befreien, die sich in den Behältnissen unten sammeln. Bei dieser Gelegenheit kann auch auf andere Behältnisse umgepumpt und bedarfsweise gefiltert werden. Vor der Abfüllung werden die meisten Rotweine geschönt und filtriert.
Reifung
Die meisten Rotweine können später im Keller bis zu 4 Jahre gelagert werden, ohne starken negativen Veränderungen ausgesetzt zu sein. Manche Rotweine können 10 bis 20, einzelne sogar mehr als 200 Jahre überstehen und immer noch trinkbar sein. Für die Chance auf das Altern ist die Rebsorten-Zusammensetzung sehr wesentlich, sowie die Qualität der Arbeit in Weinberg und Keller. Längst haltbarer Rotwein dürfte in der großen Regel der Bordeauxwein sein, der aus sehr guten Jahren und von guten Weingütern nicht selten zehn oder mehr Jahre lagern sollte, um den Höhepunkt des Trinkgenusses zu erzielen. Es existieren auch andere langlebige Rotweine außer Bordeaux (Burgunder und Barolos), jedoch sind deren Haltbarkeiten und Reifungszeiten in aller Regel weit schwerer einzuschätzen. Es gibt Bordeaux-Jahrgänge, deren höchstwertige Exemplare über 30 Jahre alt sind und 2006 immer noch nicht auf dem Höhepunkt ihrer Reifung angelangt waren (1975, siehe Jahrgang). Am anderen Rand des Spektrums gibt es Rotweine, die nur in den ersten zwei oder drei Jahren nach der Ernte verläßlichen Trinkgenuss versprechen; danach wächst das Ausfallrisiko rapide an.