La première fermentation, appelée fermentation alcoolique est identique à celle que subissent les vins tranquilles (c'est-à-dire non effervescents).
Elle peut être suivie, mais ce n'est pas toujours le cas, d'une fermentation malolactique. Les maisons Lanson, à Reims et, Senez, à Fontette, sont réputées pour ne pas pratiquer cette fermentation malolactique, pour garder au vin sa vivacité.
Le vin de base est le plus souvent vinifié en cuve. Certains préfèrent néanmoins travailler à l'ancienne et vinifier en fût de chêne ; c'est le cas des maisons Krug et Bollinger.
En début d'année (qui suit la récolte), les vins sont suffisamment clairs pour être goûtés et procéder à l'étape de l'assemblage qui mélange en proportions variant à chaque année des vins de cépages, terroirs et millésimes différents.
Quoi qu'il en soit, au moment d'embouteiller le vin de base ainsi obtenu, on lui ajoute la liqueur de tirage, composée de levures et de sucre. Cela enclenchera la dernière fermentation, dite prise de mousse.
C'est cette deuxième fermentation qui va donner naissance aux bulles de dioxyde de carbone.
Cependant, cette deuxième fermentation donne naissance à des lies abondantes dont on préfère débarrasser le vin.
Pour ce faire, on va ranger les bouteilles sur des étagères dit "pupitres" où elles sont penchées, le goulot vers le bas.
Chaque jour, les bouteilles sont remuées, c'est-à-dire tournées d'un quart de tour, d'un mouvement sec, afin de décoller les lies de la paroi de la bouteille et de les faire descendre vers le goulot.
Cette opération est faite de plus en plus automatiquement dans des palettes spéciales appelées "gyropalettes".
Au bout de quelque temps, toutes les lies sont rassemblées dans le col, contre la capsule. Pour chasser le dépôt, on gèle alors le col dans un bain d'eau à -25°C et on ôte la capsule ; le dépôt est expulsé par le gaz sous pression, c'est l'étape du dégorgement.
Le volume de champagne ainsi perdu est remplacé par un mélange de vieux vin et de sucre, appelé liqueur d'expédition : c'est l'étape du dosage. La quantité de sucre présente dans la liqueur va déterminer si le champagne sera brut, sec ou demi-sec.
Il existe aussi des champagnes non dosés : après le dégorgement, on complète le niveau de la bouteille avec du vin au lieu de la liqueur d'expédition.
Ce sont des champagnes très « nature ». On en trouvera par exemple auprès des maisons Drappier à Urville, Georges Vesselle à Bouzy, Laurent-Perrier à Tours-sur-Marne, Paul Goerg à Vertus ou Piper-Heidsieck à Reims.
Une fois le dégorgement effectué, dosée ou non, la bouteille de champagne sera bouchée avec son célèbre bouchon de liège maintenu par son muselet avant d'effectuer en cave un ultime vieillissement (maturation) avant commercialisation.