Η οξειδωτική παλαίωση γίνεται σε βαρέλια από ξύλο δρυός και για την πραγματοποίηση της είναι απαραίτητο το οξυγόνο. Οι οίνοι που προορίζονται για οξειδωτική παλαίωση είναι αυτοί που προέρχονται από υγιή σταφύλια ερυθρών κυρίως ποικιλιών. Αν η πρώτη ύλη δεν είναι σε καλή κατάσταση θα έχουμε από την αρχή μια οινοποίηση με μικρή διάρκεια εκχύλισης που θα μας δώσει έναν οίνο με χαμηλό δείκτη ΔΦΟ, λίγες ταννίνες άρα και χαμηλό δυναμικό παλαίωσης. Τα λευκά κρασιά που περνούν από βαρέλι έχουν διαφορετικό στόχο από τα ερυθρά. Και στις δύο περιπτώσεις εισάγεται οξυγόνο στους οίνους από τους πόρους του ξύλου. Η ποσότητα του οξυγόνου που περνάει στο κρασί όμως (2-5 ml οξυγόνου/λιτρο/έτος), δεν είναι τόση ώστε να προκαλέσει οξείδωση του οίνου. Αντίθετα χρειάζεται για την πραγματοποίηση αντιδράσεων οξείδωσης που θα βελτιώσουν τον οίνο. Οι αντιδράσεις αυτές, είναι κυρίως η οξείδωση της αιθυλικής αλκοόλης προς οξικό οξυ και του τρυγικού οξέως προς οξαλοξικό οξύ, καθώς επίσης και άλλων οργανικών οξέων.
Επίσης κατά την παραμονή του οίνου στο βαρέλι εκχυλίζονται σε αυτόν πολυφαινόλες και αρωματικές ενώσεις από το ξύλο του βαρελιού. Οι αρωματικές ουσίες που εκχυλίζονται από τα βαρέλια είναι οι λακτόνες, η ευγενόλη και η βανιλίνη, ενώ οι πολυφαινόλες που εκχυλίζονται είναι οι ελαγιταννίνες καθώς και οι υδρολυόμενες ταννίνες και τα φαινολικά οξέα που ανήκουν στις μη φλαβονοειδής φαινόλες.
Το σημαντικότερο ρόλο στην σταθεροποίηση του οίνου κατά την παραμονή του στο βαρέλι την έχουν οι πολυφαινόλες οι οποίες μεταβάλλονται με το χρόνο. Όσον αφορά το χρώμα του οίνου, έχουμε δημιουργία συμπλόκων Α-Τ & Τ-Α-Τ που σταθεροποιούν το χρώμα του οίνου, αποχρωματίζονται οι ελεύθερες ανθοκυάνες και οι ερυθρές ανθοκυάνες οξειδώνονται προς καφέ κινόνες. Επίσης πολυμερίζονται οι ταννίνες δίνοντας πιο απαλή αίσθηση στο στόμα, συμπυκνώνονται οι πολυφαινόλες και δημιουργούνται κολλοειδή σωματίδια τα οποία σχηματίζουν θρόμβους και καταβυθίζονται, πραγματοποιόντας έτσι ένα φυσικό φιλτράρισμα στον οίνο.
Τέλος κατα την παραμονή του οίνου στο βαρέλι λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις εστεροποίησης (οργανικό οξύ + αλκοόλη = εστέρας) που έχουν ως συνέπεια την μείωση της οξύτητας. Οι κυριότεροι εστέρες που δημιουργούνται είναι: ο οξικός αιθυλεστέρας, ο όξινος τρυγικός αιθυλεστέρας, ο ουδέτερος τρυγικός αιθυλεστέρας και ο γαλακτικός αιθυλεστέρας. Οι εστέρες αυτοί στις ποσότητες που παράγονται κατα την παραμονή του οίνου στο βαρέλι δεν επηρεάζουν αρνητικά το άρωμα του οίνου. Αντίθετα συμβάλλουν στην πολυπλοκότητα του. Υπάρχει βέβαια και η πιθανότητα σε κάποιον οίνο που έχει μείνει για πολλά χρόνια στο βαρέλι η οσμή του οξικού αιθυλεστέρα να είναι αισθητή αλλά όχι απαραίτητα ενοχλητική.
Η διαφορά που αναφέρθηκε πιο πάνω που έχουν τα λευκά κρασιά οσο αφορά την παραμονή τους στο βαρέλι βρίσκεται στη σύσταση τους. Οι λευκοί οίνοι δεν έχουν τις πολυφαινόλες των ερυθρών. Αυτό έχει ως συνέπεια να μην υπάρχει λόγος μακράς παραμονής λευκών οίνων σε βαρέλια, αφού μοναδικός σκοπός είναι να πάρουν αρώματα από το βαρέλι και απο την εστεροποίηση. Παράταση της παραμονής ενός λευκόυ οίνου περισσότερο από ένα εξάμηνο σε βαρέλι εκτός του οτι δεν προσφέρει κάτι αυξάνει το ρίσκο να αλλοιωθεί ο οίνος από το οξυγόνο. Λευκοί οίνοι που προέρχονται από σταφύλια έντονα αρωματικά (π.χ. Μοσχάτα) περνώντας από βαρέλι χάνουν ένα μέρος από το πρωτογενές άρωμα τους το οποίο επικαλύπτεται από τα αρώματα του ξύλου. Οι οινολόγοι που κάνουν αυτή την κίνηση έχουν σκοπό την δημιουργία πολυπλοκότητας στους οίνους χωρίς όμως να υπολογίζουν την απώλεια του «λεπτού» χαρακτήρα του οίνου.
Οι γλυκοί οίνοι επίσης έχουν διαφορετικό προσανατολισμό κατά την παλαίωση. Σε αυτήν την περίπτωση, σκοπός δεν είναι να αποκτήσει ο οίνος αρώματα από το ξύλο του βαρελιού. Οι γλυκοί οίνοι παραμένουν στα βαρέλια με σκοπό να βελτιώσουν τα οργανοληπτικά τους χαρακτηριστικά μέσω των μεταβολών των πολυφαινολών αλλά και των οξειδώσεων. Έτσι στους γλυκούς οίνους χρησιμοποιούνται χρησιμοποιημένα βαρέλια.
Κάποιες κατηγορίες οίνων οφείλουν τα αρώματα τους αποκλειστικά σε αντιδράσεις οξειδώσεων (π.χ. Jerez).
Το αποτέλεσμα της οξειδωτικής παλαίωσης εξαρτάται από ορισμένους παράγοντες οι οποίοι αφορούν κυρίως το βαρέλι πού έχει επιλεχθεί. Τα βαρέλια διαφέρουν ως προς το είδος του ξύλου, το δάσος προέλευσης, την ηλικία του βαρελιού, το μέγεθος του και την επεξεργασία του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα δυο βαρέλια τα οποία για παράδειγμα διαφέρουν μόνο ως προς τον τρόπο κοπής του ξύλου να δίνουν διαφορετικό χαρακτήρα στο ίδιο κρασί.
Κατά την παραμονή του οίνου στο βαρέλι θα πρέπει να ελέγχεται η στάθμη του από τον υπεύθυνο οινολόγο και να απογεμίζεται όταν αυτή μειώνεται. Η μείωση του όγκου του οίνου οφείλεται στην εξάτμιση του από τους πόρους του ξύλου, και από την απορρόφηση ποσότητας του από το ξύλο. Όταν το βαρέλι είναι καινούργιο, και ανάλογα με την ποιότητα του, η απορρόφηση του οίνου μπορεί να φτάσει μέχρι και το 10% του όγκου του βαρελιού. Η απογέμιση των βαρελιών γίνεται με οίνο που φυλάσσεται σε δεξαμενή.