Der biologische Weinbau wuchs im Zuge der der biologischen Landbewirtschaftung. Mit stärkerem Bewusstsein für Umwelt- und Naturschutz entwickelten Winzer Alternativen zum konventionellen Weinbau. Die biologische Bewirtschaftung der Weinberge beginnt in Ländern des Mittelmeerraumes bereits in den 50er Jahren, in Deutschland, einer wesentlich kühleren und feuchteren Region, die vermehrt gegen Pilzkrankheiten anzukämpfen hat, in den 60er Jahren. Seit 1991 gibt es EU-einheitliche Vorschriften für Bio-Wein, die den Einsatz von ökologischen Pflanzenschutz- und Düngemitteln regeln und kontrollieren. Ziel ist es, wirtschaftliche Interessen mit ökologischen Aspekten in Einklang zu bringen.

Oberste Priorität im biologischen Anbau hat die Pflege und Erhaltung des Bodens. Dies geschieht unter Verwendung organischen Düngers (z. B. Kompost) und ggf. Mineraldüngers sowie mit artenreichem Begrünungsmanagement. Die Monokultur der Rebe wird geschwächt, um anderen Pflanzen und Nützlingen Lebensraum zu verschaffen. Die Artenvielfalt ermöglicht ein ökologisches Gleichgewicht zwischen Schädlingen und Nützlingen. Des Weiteren ist der Einsatz von Herbiziden und umweltschädigenden Pflanzenschutzmitteln verboten. Auch wird auf einen niedrigen Energieverbrauch und geringe CO2-Emission geachtet.

Teilweise werden Weinberge mit Pferden bewirtschaftet, um der Bodenverdichtung entgegenzuwirken. Ziegen und Gänse halten Begrünung kurz, vertilgen Ungeziefer, wie z. B. Schnecken, und düngen auf natürliche Weise den Weinberg.

Sowohl der organisch-biologische als auch der biologisch-dynamische Weinanbau unterliegen den Richtlinien der EG-Öko-Verordnung. Der organisch-biologische Weinbau orientiert sich an wissenschaftlichen Grundlagen zum biologischen Weinbau und verzichtet auf bestimmte Maßnahmen zur Düngung, im Pflanzenschutz oder in der Kellerwirtschaft. Untersagt sind synthetisch erzeugte Dünger und Pflanzenschutzmittel sowie Herbizide. Ausgezeichnet sind die Weine mit dem EU-Bio-Siegel.

Die Grundlagen für biologisch-dynamischen Weinbau beruhen auf den Thesen Rudolf Steiners. Er begründete die Anthroposophie und lehrte die ganzheitliche Weltanschauung unter geisteswissenschaftlichen und spirituellen Aspekten. Dabei werden geschlossene Kreisläufe zwischen Mensch, Tier und Pflanzen geschaffen, um eine artenreiche Fruchtfolge zu erhalten. Aussaat, Pflanzenschnitt und Kellerarbeit werden unter kosmischen Einflüssen von Mondphasen und planetaren Konstellationen auf Organismen ausgeführt. Außerdem werden selbst gefertigte Hornkiesel und Hornmist-Präparate zur Belebung von Erde, Qualität der Reben und Ertragsentwicklung eingesetzt. Eine wissenschaftliche Überprüfung gibt es bislang nicht. Biologisch-dynamisch erzeugte Weine sind oft mit dem Demeter- oder Biodyn-Siegel versehen.