橡木基本由纤维素、半纤维素、单宁和木质素构成，其中半纤维素、单宁和木质素在培养葡萄酒过程中起影响作用。橡木桶可以改善葡萄酒品质，令酒色泽稳定，香气愉悦复杂，质感浓郁。橡木桶以三种方式对葡萄酒的香气和质感起作用：
1. 氧化与聚合作用─对葡萄酒多酚物质，特别是硬单宁的构成物质进行氧化和聚合。缓慢氧化可以改变葡萄酒性质。氧的来源主要有两个，一是橡木桶具有透气性，微量氧气透过桶壁与葡萄酒发生反应。二是在倒桶时葡萄酒与氧气的接触，氧化过程产生不同的芳香物质，同时柔化单宁，促进不可溶解物质沉淀，使葡萄酒柔和均衡，增强葡萄酒色泽和稳定性。
2. 醇化作用─葡萄酒从橡木渗取芳香物质和单宁，增加葡萄酒香气复杂性，特别是香草香气。目前橡木的挥发物被确认的有二百多种，研究人员对一些香气和味道一直在进行研究。橡木的木质素中最重要的成分是香草醛(Vanillin, 香草vanilla) ，丁子香酚(eugenol, 香料或丁香类(spicy or clove-like) ，愈创木酚(gaiacol)及衍生物(烟熏气 smoke) 。这些成分虽然少，却是葡萄酒从葡萄酚类物质衍生出来的所有酚类物质中的重要部分，红葡萄酒因为在发酵中泡皮，经过橡木桶培养后这类物质比白葡萄酒高。
增强葡萄酒的层次质感和浓郁程度。在橡木桶培养中的另一种渗取物质是无味的水解性物质，如橡木内酯以及30种nor-isoprenoids，包括β-ionone。所有这类物质中，橡木内酯是最重要的。橡木单宁与葡萄单宁化学性不同，葡萄酒pH值低时更容易融解。
3. 橡木桶发酵 近年来重回橡木桶发酵越来越多。用橡木桶发酵可以更好地将橡木香气融解到葡萄酒中，并对葡萄酒结构产生重要影响。橡木桶内的酵母改变了葡萄酒与橡木的反应，起平衡果香与橡木香的作用。例如，酵母细胞附着在橡木桶内壁，减少葡萄酒与橡木桶的接触；其次，酵母能够吸收橡木渗出物质，以生化转换方式将橡木香气转变为葡萄酒的香气成分。
