水可以直接参与光合作用，同时还可以通过蒸腾作用来调节葡萄藤的温度。葡萄藤所需水分的多少，取决于温度的变化。在温暖的天气，葡萄藤会代谢加速，因此就需要更多的水分。如果葡萄的枝叶过于繁茂，轻微的水分胁迫（water stress）还可以帮助减少树荫，对葡萄的成熟非常有益。
水分胁迫（water stress）是指植物水分散失超过水分吸收，使植物组织含水量下降，膨压降低。水分胁迫是一种正常代谢失调的现象。
降雨
按时足量的降雨，对葡萄的生长来说非常重要。但是，如果在葡萄开花或坐果时降雨量过大，就有可能会破坏果实的生长。潮湿的环境很容易滋生各种。采收前如果遇到倾盆大雨，会让葡萄果实迅速膨胀，因此稀释葡萄酒中的芳香，甚至在有些恶劣的条件下，葡萄果粒会开裂并感染。
灌溉
降雨是一项重要的水分来源，但是如果降雨量不足，在地方法规允许的情况下，就需要对葡萄园进行灌溉。主要的灌溉方式有三种：
1、漫灌（Flood irrigation）
即对整个葡萄园进行大面积灌溉，这种方式不需要昂贵的设备，但是相对其他灌溉方式来说，对水资源的利用率较低。这种方式只适合那些比较平坦及坡度平缓的葡萄园，或者在盐碱地葡萄园减少耕层土壤中的盐分时使用。
2、喷灌（Sprinklers）
是指在葡萄园中专门设置固定或可移动的喷灌装置，在人工加压的情况下，水流通过管道和喷头，将水分喷洒给葡萄植株。采用喷灌方式的地区较为广泛，这种方式比漫灌更节省水源，同时还可以与根外追肥一并进行。在夏季高温的时候，喷灌还能够降低葡萄园内的气温。但由于喷灌时水分挥发较多，容易使葡萄园内的小气候湿度过大。因此，从节水和降湿的角度考虑，大多数葡萄园更适合采用滴灌。此外，喷灌还可以用来防御霜冻。
3、滴灌（Drip irrigation）
这种方式是在葡萄园的架面或地表上设置滴灌管道，在每株葡萄的根系上方设置滴口，通过滴水的方式使水分慢慢渗入到土壤之中。滴灌的节水效果，并且可与施肥相结合，同时利用计算机的配合进行自动调控，按植株生长结果的需要进行合理安排。有些地区还会将地面覆膜与滴灌相结合，实行膜下滴灌，这样就更加节约用水。从综合效益分析，滴灌可能会成为今后葡萄园采用的主要灌溉方式。不过，滴灌初期的设备成本与其他灌溉方式相比，价格更昂贵一些。
水分过多或过少的危害
缺水的葡萄植株会暂时停止蒸腾作用，以维持植株的生存。如果长期缺水或者干旱，葡萄藤就会产生水分胁迫，其光合作用会停止，叶子会枯萎，葡萄也不能成熟。终，葡萄藤的生命力会越来越弱，直至植株死亡。
如果生长期葡萄藤获得的水分过多，就会促进枝叶过分生长，将原本用于果实成熟的葡萄糖消耗掉。过多的枝叶还会遮挡阳光，再次影响葡萄果粒的成熟。
生长末期，过高的降雨量会使葡萄园过于潮湿，增加葡萄果实腐烂的可能性。此外，还会造成果实膨大，风味物质被稀释，以及滋生更多的霉菌及。
对种植者来说，夏季的冰雹也是一大危害。因为它不仅会破坏葡萄的果实，还有可能会毁坏葡萄植株；严重时甚至会毁掉整片葡萄园。有些地区很容易出现冰雹天气，如阿根廷的门多萨（mendoza）。所以，一些葡萄园主会设置专门的防护网来保护葡萄，有些地方甚至会利用飞机或火箭，将化学物喷洒在可能造成暴风雨的云层上，以便降到葡萄园的是雨水，而不是冰雹。