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Trois espèces de chênes fournissent l'essentiel des bois utilisés en tonnellerie. En Europe, ce sont les chênes sessile et pédonculé (Quercus petraea et Quercus robur). En Amérique du Nord, les chênes blancs (Quercus alba et espèces avoisinantes). Le chêne contient principalement deux types de polyphénols: les ellagitanins, polyphénols solubles dans l'eau, qui constituent l'essentiel des extractibles du bois de chêne. Les lignines, polymères insolubles de nature polyphénolique. Grain: les tonneliers font référence à 2 chênes étalons pour définir les types de grains: le chêne du Limousin à accroissement large (4 mm et plus), structure grossière ou lâche et porosité importante pour le gros-grain le chêne de l'Allier (l'archétype du cru étant le Tronçais) à accroissement fin (voisin du mm), structure fine ou serrée et porosité faible pour le grain fin (Pontallier 1981). Le chêne pédonculé est une essence pionnière et héliophile qui trouve son optimum écologique dans toutes les situations hors futaies (taillis, haies et plein champs) où sa croissance est rapide, comme dans le Limousin, qui est la référence pour le gros-grain en matière de tonnellerie. Au contraire, le chêne rouvre tolère bien mieux les hautes futaies où sa croissance est lente, comme en forêt du Tronçais. Sa teneur plus élevée en lactone lui confère un arôme plus puissant et plus complexe avec des notes de coco et de bois frais. A: Troançais et Jupille; B: Allier et Vosges (ce dernier est recommandé pour le chardonnay) ainsi que les chênes issus des forêts du centre, région de Châteauroux dans l'Indre; C: Nevers (notamment la forêt de Bertrange). Le chêne convient très bien au pinot noir.
Le bois préféré des éleveurs pour la fabrication des barriques d'élevage et de mûrissement des vins, particulièrement pour les grands vins rouges de Bordeaux, du Piémont et de Californie et autres régions nobles et pour les grands cépages blancs. Le chêne contient toute une série de polyphénols (substances à l'origine des arômes), dont le plus important est la vanilline (à l'origine des arômes de vanille qu'on découvre facilement pour des jeunes vins qui ont connu "le bois neuf"). Les tanins apportés par le chêne s'associent à ceux des rafles et des pellicules, en apportant parfois un supplément d'astringence. Il y a toute une alchimie autour des barriques: selon l'origine du bois, selon l'épaisseur des douelles, selon l'importance de la chauffe, la barrique apportera plus ou moins de tanins et d'arômes au vin. Les grandes forêts françaises à l'origine des meilleurs bois sont celles du Berry et du Limousin, cette dernière région, où le chêne pousse plus rapidement, apportant plus de phénols aromatiques.