Pilzkrankheiten und tierische Schädlinge gefährden die Gesundheit des Rebstocks. Ein umfangreicher Pflanzenschutz zur Gesunderhaltung von Reben und Trauben ist während der gesamten Vegetationsphase notwendig. Die gegen Pilze und tierische Schädlinge zur Verfügung stehenden Spritzmittel werden in Fungizide und Insektizide unterschieden. Die Weinbauberatung gibt alljährlich umfangreiche Empfehlungen zu den notwendigen Pflanzenschutzmaßnahmen heraus, die abhängig vom Witterungsverlauf aktualisiert werden. Auch stellt sie den Winzern eine jährlich aktualisierte Liste der zugelassenen Pflanzenschutzmittel zur Verfügung. Unter anderem aus Gründen des Umweltschutzes ist der Pflanzenschutz umfassend reglementiert. Die eingesetzten Geräte benötigen eine regelmäßige Überprüfung und Zulassung und dürfen nur von qualifizierten Kräften bedient werden. Zudem besteht eine Dokumentationspflicht für den Winzer und vieles mehr.
Zu den am meisten gefürchteten Pilzkrankheiten zählen Roter Brenner, Schwarzfleckenkrankheit, Peronospora, Oidium, Schwarzfäule und Botrytis. Diese sollen mit mehreren Spritzungen vor und nach der Rebblüte bekämpft werden. Um den Pflanzenschutz möglichst effizient zu betreiben, muss der Winzer täglich das Auftreten von Schaderregern kontrollieren. Dabei spielt das Wetter eine große Rolle. Eine unbeständige Wetterlage macht mehr Spritzungen an nicht aufschiebbaren Terminen notwendig. Für die einzelnen Pflanzenschutzmittel gelten Wartezeiten. Bis diese verstrichen sind, darf die Weinlese nicht beginnen. So erfolgen die letzten Spritzungen ein bis zwei Monate vor dem Herbst. Mit zahlreichen weinbaulichen Vorsorgemaßnahmen, beispielsweise Laubarbeiten, lässt sich der teure und arbeitsaufwändige Spritzmitteleinsatz reduzieren. Oder auch mit der Anpflanzung pilzresistenter Rebsorten wie der Rotweinzüchtung Regent. Diese seit einigen Jahren angepflanzten Reben sind weit weniger anfällig als klassische Sorten.
Gegen den wichtigsten tierischen Schädling, den Traubenwickler/Heu- und Sauerwurm gehen die Winzer vor allem mit der „Verwirrmethode“ vor. Im Frühjahr flächendeckend ausgehängte „Pheromonfallen“ verhindern die Fortpflanzung der Schädlinge, da die Männchen nicht mehr zu den Weibchen finden.
Bei den nach den Richtlinien des kontrolliert umweltschonenden Weinbaus arbeitenden Betrieben bemüht man sich, die Anzahl der Pflanzenschutzmittelbehandlungen auf ein Minimum zu beschränken, die Widerstandskraft der Reben durch geeignete Kulturmaßnahmen zu stärken und Nützlinge im Weinberg zu schonen.
Die ökologisch arbeitenden Winzer nutzen teilweise auch die „Verwirrmethode“. Zudem verwenden sie verschiedene Pflanzenstärkungsmittel wie Gesteinsmehl sowie vor allem Schwefel- und Kupferpräparate. Kupfermittel sind (wie auch einige konventionelle Spritzmittel) sehr umstritten, da sich Kupfer im Boden anreichert. Auch werden von den Biowinzern gezielt spezifische Krankheitserreger ausgebracht, die einzelne Schädlinge angreifen. Beispielsweise sprüht man gegen die Traubenwicklerlarven Bacillus thuringiensis auf die Weinreben. Ein ökologisches Gleichgewicht wird angestrebt. So schützen nicht nur die Ökowinzer ihre Reben vor Schädlingen und Krankheiten, indem sie Nützlinge wie Raubmilben im Weinberg fördern. Zahlreiche Spitzenweingüter haben in den letzten Jahren auf den ökologischen oder auch auf den biodynamischen Weinbau umgestellt. Sie versprechen sich dadurch eine weitere Erhöhung der Weinqualität.