En Bourgogne, la géologie et la composition physico-chimique des sols varient considérablement, non seulement d’un vignoble à l’autre, mais aussi au sein d’un même vignoble, d’un village, voire d’un même lieu-dit. Cette diversité explique pourquoi le vignoble bourguignon se présente comme une véritable mosaïque de milliers de parcelles appelées ici « climats ». Ces climats sont souvent de taille très modeste — La Romanée, par exemple, est la plus petite appellation viticole du monde avec seulement 0,8 hectare.
Malgré cette grande variété de sols, la Bourgogne partage une unité géologique du nord au sud. Ses terrains sont essentiellement sédimentaires, constitués d’argile, de marnes et de calcaires déposés il y a environ 150 millions d’années, à l’époque du Jurassique. Ces couches reposent sur un substrat encore plus ancien, formé il y a près de 250 millions d'années, composé de granite, de laves volcaniques, de gneiss et de schistes.
C’est l’altération des roches marines sédimentaires qui a donné naissance aux célèbres sols argilo-calcaires de la région. Ces sols spécifiques offrent aux cépages bourguignons, comme le Pinot Noir et le Chardonnay, un terrain d’expression unique, à l’origine de la typicité et de la renommée mondiale des vins de Bourgogne.