Hemijski sastav vina zavisi od različitih faktora: sorte vinove loze, stepena zrelosti i zdravstvenog stanja grožđa, zemljišta, prehranjivanja, klime, načina vinifikacije i nege vina i drugih faktora.
Grožđe i vino se sastoje većim delom od vode (70-80%) i ostalih isparljivih i neisparljivih jedinjenja. U sastav grožđa i vina ulazi oko 1.000 jedinjenja. Hemijski sastav vina zavisi od različitih faktora: sorte vinove loze, stepena zrelosti i zdravstvenog stanja grožđa, zemljišta, prehranjivanja, klime, načina vinifikacije i nege vina, i drugih faktora. Najvažniji sastojci grožđa su: šećer, kiseline, bojene i taninske materije. Tokom alkoholne fermentacije od šećera nastaje alkohol i CO2, kao glavni proizvodi, a zatim i brojna druga aromatična jedinjenja.
U grožđu su najzastupljeniji monosaharidi (glukoza i fruktoza), disaharid (saharoza) i pentoze (arabinoza, ramnoza). Prosečan sadržaj saharoze kreće se u granicama 2-5 g/ l, a nekada i nešto više. Pektinske materije su najviše zastupljene u čvrstim delovima grozda, a njihova količina u vinu zavisi od načina prerade. Tokom alkoholne fermentacije dolazi do hidrolize pektinskih materija, pri čemu se oslobađa metanol i poligalakturonska kiselina. Pektini se u rastvoru ponašaju kao zaštitni koloidi i otežavaju bistrenje vina. Dekstran stvara plemenita plesan, a u širi i vinu se ponaša kao zaštitni koloid.
Kiseline su veoma važne za kvalitet vina, njegova senzorna svojstva i stabilnost tokom čuvanja i zrenja. Optimalna količina kiselina stvara pogodne uslove za kvalitetnu alkoholnu fermentaciju, odnos slobodnog i ukupnog SO2 i bistrenje vina. Vinska i jabučna kiselina su dominantne kiseline grožđa i šire. U širi se može naći i limunska kiselina ukoliko je grožđe zahvaćeno plemenitim plesnima. Vinska kiselina je najvažnija kiselina šire i vina. Sadržaj vinske kiseline je odlika sorte, a kreće se u granicama 1-8 g/l, a prosečno 1-3 g/l. Vinska kiselina prelazi u vino, mada je njen sadržaj manji nego u širi usled kristalizacije njenih soli (tartarata), čija se rastvorljivost smanjuje u prisustvu alkohola. U vreme maksimalnog porasta bobice, sadržaj jabučne kiseline dostiže i 20 g/l, dok je u širi od zrelog grožđa ima 1-3 g/l. Sadržaj limunske kiseline kreće se u proseku u granicama 0,3-0,8 g/l, a ako je grožđe zahvaćeno Botritisom, čak i do 1 g/l.
Od mineralnih materija najzastupljeniji je kalijum (preko 50% ukupnih mineralnih materija), zatim kalcijum i magnezijum. U širi su zastupljeni proteini, polipeptidi, amidi, aminokiseline i mineralne azotne materije. Najzastupljeniji je prolin (0,1-1,0 g/l) koji je neophodan kvascu u fazi razmnožavanja. Semenke grožđa su veoma bogate fenolnim jedinjenjima, taninima. Tanini iz semenki u kombinaciji sa taninima iz pokožice zaslužni su za kvalitet i senzorna svojstva. Tanini su jedinjenja oporog i trpkog ukusa. Količina tanina kod belih vina je veoma niska, u odnosu na crvena.
Od enzima najznačajniji su polifenoloksidaza i askorbinoksidaza. Saharaza (invertaza) je enzim koji katališe razlaganje saharoze na fruktozu i glukozu. Pektinesteraza je enzim koji hidrolizuje pektine na molekule poligalakturonske kiseline i metanola, i ima značajnu ulogu u bistrenju vina. Polifenoloksidaza je enzim koji katalizuje oksidaciju taninskih jedinjenja, što uzrokuje potamnjivanje šire od žute do mrke boje. U grožđu se nalaze značajne količine A vitamina, vitamina B grupe, holina, folne kiseline, vitamina C, vitamin E. Normalna količina ekstrakta bez šećera kreće se od 16-30 g/l. Za ocenjivanje vina je važan i ekstraktni ostatak, koji ne sme biti manji od 11 grama u litru za bela vina, a za crna vina 13 grama u litru. U grožđu, širi i vinu aromatične materije se nalaze u minimalnim količinama od nekoliko mg/l.
