Le vignoble de Saint-Joseph est essentiellement installé sur d’étroites terrasses essentiellement granitiques en pentes fortes, exposées sud / sud est, sur la bordure orientale du massif central. L’appellation est marquée par la combinaison d’influences continentales et méditerranéennes.

La principale composante du sol de l’appellation Saint-Joseph est le granit, mais il existe des variantes qui vont influencer les productions. La zone septentrionale est composée de gneiss tendres et de granits, en coteaux avec quelques parties en piémont ou en plaine. La zone plus méridionale, proche de Tournon-sur-Rhône, est composée de granits complexes, maigres et acides. C’est la multitude des sols de l’aire d’appellation qui lui donne sa typicité.

Il est dit dans la région que « Pour que le vin soit bon, la vigne doit voir le fleuve ». En parcourant la rive du sud au nord, chacun peut apercevoir les coteaux, comme autant de balcons offrant un panorama unique sur les Alpes, et, par temps clair, sur le Mont-Blanc.