Für den Chianti Classico können mehrere rote Rebsorten verwendet werden. Basis ist der Sangiovese, der mindestens 80% ausmachen muss. Das ist die typische Rebsorte in der Toskana. Einige Chianti Classico bestehen auch vollständig aus Sangiovese. Weitere verwendete Rebsorten sind die traditionellen Canaiolo und Colorino. Verstärkt seit den 70er Jahren sind auch die internationalen Rebsorten Cabernet Sauvignon und Merlot in der Toskana zu finden und werden auch für den Chianti Classico verwendet. Erstmals fanden diese internationalen Sorten nach der Reblauskrise am Ende des 19. Jahrhunderts in Italien Fuss. Die Super-Tuscans haben zum Anbau dieser Rebsorten erheblich beigetragen. Die weiße Rebsorte Trebbiano darf mit dem Jahrgang 2005 nicht mehr für den Chianti Classico verwendet werden.