Dom Pérignon ha avuto l'intuizione di capire l'importanza del fenomeno spontaneo che avveniva nelle bottiglie tappate dagli inglesi. I primi tentativi di fermentazione guidata avvennero nel 1700 nella Champagne, ma con scarso successo poiché la maggior parte delle bottiglie scoppiava, e questo problema durò finché gli inglesi non inventarono bottiglie di vetro più resistenti.

Lo spumante naturale si può produrre con due metodi: Champenoise o Charmat. Entrambi i metodi partono da un vino base, la rifermentazione avviene invece con metodi diversi.

Al vino base viene addizionata una miscela di vino, zucchero e lieviti selezionati (il cosiddeetto liqueur de tirage) in grado di far partire la rifermentazione in bottiglia. Il vino viene poi imbottigliato e lasciato a fermentare in cantina per un periodo variabile che può arrivare a 2-3 anni, in posizione inclinata verso il basso. Le bottiglie vengono agitate e ruotate periodicamente per in modo da far affluire le fecce verso il tappo. Il vino rifermentato presenterà un tasso alcolico superiore a quello di partenza di circa 1,2% vol e la presenza di anidride carbonica sotto forma di acido carbonico (le famose bollicine). Grazie alla fermentazione dei lieviti, lo spumante assume il caratteristico aroma di crosta di pane.
Al termine del periodo di fermentazione in bottiglia, le fecce vengono allontanate stappando velocemente la bottiglia e facendole uscire, spesso congelando il collo della bottiglia in modo tale da solidificare le fecce, oppure con metodi più sofisticati come la filtrazione isobarica sotto CO2 (il vino viene travasato e filtrato in un ambiente sotto pressione, in modo tale che non perda l'anidride carbonica presente al suo interno).
La bottiglia viene poi rabboccata con il cosiddetto "liquore di spedizione" (liqueur d'expedition) costituito da vino bianco finissimo, acquavite e saccarosio. In base alla quantità di liqueur aggiunto, gli spumanti si suddividono, secondo la norma comunitaria (Regg. 2332/92 e 2333/92 CEE) in: extra brut, brut, extra dry, sec o secco, demisec o abboccato, dolce per quantitativi sempre maggiori.
Se nel liqueur non è presente saccarosio, sarà indicato Brut Nature, Dosage Zèro oppure Pas Dosé.

Con questo moteodo la rifermentazione avviene in autoclave e il sedimento di lieviti viene eliminato per filtrazione isobarica prima dell'imbottigliamento. È un metodo industriale per vini di qualità inferiore, inventato nel Bordeaux, che richiede costi di manodopera inferiori e tempi più brevi. Data la rapidità della lavorazione, si evidenziano ancora nel vino gli aromi e le caratteristiche dei vitigni di origine, per questo si prestano bene al metodo Charmat il Moscato e il Prosecco.

Questo sistema è utilizzato anche per vini di pregio. Il vino rifermenta in bottiglia come per il metodo champenoise, successivamente la bottiglia viene stappata, il vino è travasato in un recipiente a pressione, liberato dei sedimenti e imbottigliato.

Solo i vini prodotti in territori situati a circa 150 km da Parigi possono fregiarsi del nome Champagne in etichetta. La produzione di questi vini viene fatta solamente con il metodo Champenoise.
I vitigni utilizzati per produrre champagne sono tradizionalmente di tre varietà diverse: Chardonnay, vitigno bianco che conferisce la finezza tipica del prodotto finito; Pinot Nero e Pinot Meunier, vitigni a bacca rossa (che vengono ovviamente vinificati in bianco) responsabili della pienezza e dell'aroma fruttato.
Fermentati separatamente, i vini delle tre varietà vengono assemblati in campioni di proporzioni diverse, scelte dopo una opportuna degustazione. Questa miscela dovrà costituire la cuvée, cioè il vino di base definitivo che sarà poi trasformato e che deve avere un modesto grado alcolico (non superiore a 11% vol).
Nell'80% degli champagne in commercio non compare l'indicazione dell'annata in etichetta, questo perché spesso l'assemblaggio prevede la presenza di vini di due o più annate diverse al fine di ottenere un vino più armonico e omogeneo.
Lo champagne millesimato, invece, è prodotto con uve provenienti da un'unica vendemmia.

Gli spumanti italiani utilizzano la denominazione spumante, con l'eventuale aggiunta della scritta "fermentazione in bottiglia" o "metodo tradizionale" o "metodo tradizionale classico" in riferimento al sistema di lavorazione, che in questo caso è quello Champenoise.