Châteauneuf-du-Pape erlaubt offiziell bis zu 13 Rebsorten; im Zentrum stehen jedoch rote Sorten wie Grenache (häufig dominierend), Syrah und Mourvèdre. Ergänzt werden sie oft durch Cinsault, Counoise und weitere lokale Reben. Grenache bringt dichte Frucht und Süße, Syrah Farbe, Würze und Tannin, Mourvèdre Struktur und altersfähige Gerbstoffe. Weißweinsorten wie Roussanne oder Clairette können in kleinen Anteilen eingesetzt werden. Das Verhältnis der Sorten prägt Körper, Aromaprofil und Alterungspotenzial jeder Einzellage oder Cuvée.