ประวัติศาสตร์การสร้างถ้ำเก็บไวน์ในสหรัฐอเมริกาเริ่มต้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1860 ในโซโนมา และทศวรรษ 1870 ในภูมิภาคนาปาแวลลีย์ ในปี 1857 อากอสตัน ฮาราซธี ได้ก่อตั้งโรงบ่มไวน์บัวนาวิสตาและในปี 1862 โรงบีบอัดองุ่นของโรงบ่มไวน์บัวนาวิสตาได้สร้างเสร็จสมบูรณ์ และในปี 1864 อาคารหลังที่สองซึ่งปัจจุบันเรียกว่าห้องเก็บแชมเปญก็สร้างเสร็จสมบูรณ์ โดยรวมแล้ว โรงบ่มไวน์บัวนาวิสตามีถ้ำเก็บไวน์ห้าแห่งในสองอาคารที่ใช้งานอยู่ในปี 1864 จาคอบ ชแรม ผู้อพยพชาวเยอรมันและช่างตัดผม ได้ก่อตั้งไร่องุ่นชแรมส์เบิร์กใกล้กับคาลิสโตกา รัฐแคลิฟอร์เนียในปี 1862 แปดปีต่อมา ชแรมได้หางานใหม่ให้กับแรงงานชาวจีนที่เพิ่งเสร็จสิ้นการก่อสร้างอุโมงค์และทางลาดข้ามเทือกเขาเซียร์ราเนวาดาสำหรับทางรถไฟสายทรานส์คอนติเนนตัลยูเนียนแปซิฟิก เขาจ้างพวกเขาให้ขุดเครือข่ายถ้ำผ่านหินอ่อนของชั้นหินภูเขาไฟโซโนมาที่อยู่ใต้ไร่องุ่นของเขา

แรงงานชาวจีนอีกกลุ่มหนึ่งได้หยุดพักจากการทำงานในไร่องุ่นตามปกติ เพื่อขุดถ้ำเก็บไวน์ที่ซับซ้อนอยู่ใต้ไร่องุ่นเบริงเกอร์ ใกล้เมืองเซนต์เฮเลนา รัฐแคลิฟอร์เนีย ถ้ำเหล่านี้มีความยาว มากกว่า 1,200 ฟุต (370 เมตร)กว้าง17 ฟุต (5.2 เมตร) และสูง 7 ฟุต (2.1 เมตร)คนงานใช้จอบและพลั่ว และบางครั้งก็ใช้สิ่วเหล็ก ค้อนคู่ และดินปืน เพื่อทุบหินอ่อน พวกเขาทำงานโดยใช้แสงเทียน และขนวัสดุที่ขุดได้ใส่ตะกร้าหวาย มีการสร้างถ้ำเก็บไวน์อย่างน้อย 12 แห่งด้วยวิธีการเหล่านี้      

ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1890 จนถึงต้นทศวรรษ 1970 ไม่มีการสร้างถ้ำเก็บไวน์ใหม่ในสหรัฐอเมริกา โดยถ้ำที่มีอยู่หลายแห่งถูกทิ้งร้างหรือทรุดโทรมไปตามกาลเวลา การสร้างถ้ำเก็บไวน์กลับมาเริ่มต้นอีกครั้งในปี 1972 เมื่อบริษัท Alf Burtleson Construction เริ่มทำการปรับปรุงถ้ำเก็บไวน์เก่าของ Beringer และตามมาด้วยการออกแบบและก่อสร้างถ้ำใหม่

ในปี 1982 โรงบ่มไวน์ Far Niente ได้สร้างถ้ำบ่มไวน์ "ยุคใหม่" แห่งแรกในเขตปลูกองุ่นNapa Valley AVA เสร็จสมบูรณ์ ถ้ำนี้มีความยาวเพียง60 ฟุต (18 เมตร)และใช้สำหรับการบ่มไวน์และเก็บถังเปล่าเท่านั้น ในปี 1991, 1995 และ 2001 ถ้ำเหล่านี้ได้รับการขยายเพิ่มเติม มีการเพิ่มห้องและพื้นที่จัดเก็บใหม่ โดยมีระดับความสูงของโดมที่แตกต่างกันและรูปทรงที่น่าสนใจ มีการสร้างห้องแปดเหลี่ยมสำหรับห้องสมุดไวน์ และเพิ่มห้องโดมกลมไว้ตรงกลางของอาคาร ปัจจุบันถ้ำบ่มไวน์ Far Niente มีพื้นที่ประมาณ40,000 ตาราง^ฟุต ( 3,700 ตาราง^เมตร)    

ในปี 1991 บริษัท Condor Earth Technologies Inc. ได้ร่วมมือกับ Alf Burtleson ในการออกแบบและก่อสร้างโครงการถ้ำเก็บไวน์Jarvis ที่ซับซ้อน โดย ได้สร้างพื้นที่โรงบ่มไวน์และถ้ำใต้ดิน กว่า 45,000 ตารางฟุต⁽ 4,200 ^{ตาราง}เมตร) ซึ่งมีช่วงถ้ำกว้างกว่า 85 ฟุต (26 เมตร)ที่ Jarvis โรงบ่มไวน์ทั้งหมดตั้งอยู่ภายในพื้นที่อุโมงค์ รวมถึงพื้นที่บดองุ่น หมัก เก็บในถังไม้โอ๊ค บรรจุขวด ห้องปฏิบัติการ สำนักงาน การตลาด และพื้นที่ต้อนรับ ถ้ำเหล่านี้เปิดให้เข้าชมได้โดยต้องนัดหมายล่วงหน้า    

ความชื้นสูงช่วยลดการระเหยผู้ผลิตไวน์พิจารณาว่าความชื้นที่มากกว่า 75% สำหรับไวน์แดง และมากกว่า 85% สำหรับไวน์ขาว เป็นระดับที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการบ่มไวน์และการเก็บในถังไม้โอ๊ค โดยธรรมชาติแล้วความชื้นในถ้ำเก็บไวน์จะอยู่ระหว่าง 70 ถึง 90%

ในแคลิฟอร์เนียตอนเหนือ การระเหย ของไวน์ในโกดังเก็บไวน์บนพื้นดินอยู่ที่ประมาณ4 แกลลอนสหรัฐ (15 ลิตร)ต่อ ถังขนาด 60 แกลลอนสหรัฐ (230 ลิตร)ต่อปี ในขณะที่ในถ้ำเก็บไวน์ การระเหยของไวน์จะลดลงเหลือประมาณ1 แกลลอนสหรัฐ (3.8 ลิตร)ต่อถังต่อปี

เนื่องจากไวน์แดงมักจะถูกบ่มในถังไม้โอ๊คเป็นเวลาสองปี การสูญเสียปริมาตรโดยรวมจึงอยู่ที่ประมาณ 10% ในขณะที่ไวน์ขาวซึ่งบ่มในถังไม้โอ๊คประมาณหนึ่งปี จะมีการสูญเสียเพียง 5% ซึ่งถือเป็นการประหยัดต้นทุนที่สำคัญ

อุตสาหกรรมไวน์พิจารณามานานแล้วว่าอุณหภูมิคงที่ระหว่าง55 ถึง 60 องศาฟาเรนไฮต์ (13 ถึง 16 องศาเซลเซียส)เป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเก็บรักษาและบ่มไวน์ อุณหภูมิอากาศในแคลิฟอร์เนียตอนเหนือส่งผลให้อุณหภูมิใต้ดินมีความสม่ำเสมอประมาณ58 องศาฟาเรนไฮต์ (14 องศาเซลเซียส)ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับถ้ำเก็บไวน์ โกดังเก็บไวน์บนพื้นดินต้องใช้พลังงานในการทำความเย็น ความร้อน และความชื้น ในขณะที่ถ้ำเก็บไวน์ขั้นพื้นฐานที่สุดอาจมีค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างมากกว่า 100 ดอลลาร์ต่อตารางฟุต แต่การลดต้นทุนด้านพลังงานจะส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายสุทธิในระยะยาว    

ในเขตปลูกองุ่นนาปา-โซโนมา เช่นเดียวกับหลายพื้นที่ในแคลิฟอร์เนีย ราคาที่ดินสูง การพัฒนาที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเกษตรมักถูกจำกัด โกดังเก็บสินค้าลดพื้นที่สำหรับปลูกองุ่น ส่งผลกระทบต่อพื้นที่โล่งและแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ และขัดขวางการใช้ประโยชน์ที่ดินประเภทอื่น กฎระเบียบการใช้ที่ดินในแคลิฟอร์เนียกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับประเภทและสถานที่ตั้งของการพัฒนาที่ดิน ข้อจำกัดการใช้ที่ดินและข้อกำหนดการขออนุญาตหลายอย่างไม่ใช้กับพื้นที่ใต้ดิน ในปี 2547 มีการประมาณการว่ามีถ้ำประมาณ 130 ถึง 150 แห่งที่ใช้สำหรับการบ่มไวน์ การเก็บถังไม้โอ๊ค และห้องชิมไวน์ในแคลิฟอร์เนียตอนเหนือ

การตลาดเป็นองค์ประกอบสำคัญของอุตสาหกรรมไวน์สมัยใหม่ และถ้ำเก็บไวน์หลายแห่งทำหน้าที่ด้านการตลาดและการประชาสัมพันธ์ที่หลากหลาย ถ้ำที่สร้างขึ้นใหม่เมื่อเร็ว ๆ นี้มีทั้งห้องครัวสำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์และส่วนตัว ห้องสมุดไวน์ ห้องแสดงคอนเสิร์ตและนิทรรศการ สำนักงานพนักงาน ลิฟต์ ห้องน้ำ และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ บางแห่งมีการตกแต่งภายในระดับไฮเอนด์ รวมถึงพื้นกระเบื้องเซรามิกและหิน ผนังและเพดานก่ออิฐ รูปปั้นและงานศิลปะ แสงไฟสร้างบรรยากาศ น้ำพุ น้ำตก และโคมระย้า ที่ Stag's Leap Wine Cellarsลูกตุ้มฟูโกต์แกว่งไปมาอย่างต่อเนื่องบนพื้นทรายสีดำในห้องจัดแสดงกลาง

ความท้าทายในการออกแบบและก่อสร้างถ้ำเก็บไวน์ส่วนใหญ่คือการสร้างช่วงกว้างพอสมควรในหินอ่อนที่มีความหนาแน่นต่ำ ขนาดของถ้ำเก็บไวน์ทั่วไปจะ กว้าง 13 ถึง 18 ฟุต (4.0 ถึง 5.5 เมตร)และ สูง 10 ถึง 13 ฟุต (3.0 ถึง 4.0 เมตร)อย่างไรก็ตาม ถ้ำที่สร้างขึ้นจริงอาจมีความกว้างถึง85 ฟุต (26 เมตร)และ สูงถึง 50 ฟุต (15 เมตร)ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะสร้างได้ในหินคุณภาพต่ำ        

ในพื้นที่ที่มีสภาพทางธรณีวิทยาซับซ้อน การหาทางเข้าออกที่เหมาะสมนั้นทำได้ยาก โดยทั่วไปแล้วถ้ำเก็บไวน์มักสร้างโดยมีทางเข้าออกสองทางขึ้นไป เพื่อความปลอดภัยและการใช้งาน อย่างน้อยหนึ่งทางจะต้องนำออกไปสู่ภายนอกโดยตรง แต่ในหลายกรณีอย่างน้อยหนึ่งทางจะเชื่อมต่อโดยตรงกับอาคารโรงบ่มไวน์

ทางเข้าถ้ำเก็บไวน์ส่วนใหญ่มีชั้นดินหรือหินปกคลุมสูงไม่เกิน 0.2 เท่าของความสูงและความกว้างของทางเข้า ความสูงของหน้าทางเข้าโดยปกติจะอยู่ระหว่าง12 ถึง 20 ฟุต (3.7 ถึง 6.1 เมตร)บริเวณทางเข้ามักจะไม่ถูกขุดเอาดินร่วนออก และทางเข้าจะถูกขุดจากพื้นดินเดิมโดยใช้รถขุด ความลาดชันด้านข้างของทางเข้ามักจะอยู่ที่ 0.5H:1V หรือชันกว่านั้น และหน้าทางเข้าจะถูกขุดให้เป็นแนวตั้งหรือเกือบแนวตั้ง  

การก่อสร้างภายในถ้ำอาจมีความซับซ้อนเนื่องจากเส้นโค้งที่ซับซ้อนและผังพื้นแบบเขาวงกตที่เจ้าของบางรายเลือกใช้สำหรับถ้ำเก็บไวน์ของพวกเขา เนื่องจากพื้นผิวลาดเอียงขึ้นไปด้านบน ทำให้มีที่กำบังมากขึ้นและโดยทั่วไปแล้วหินจะแข็งแรงกว่า ถ้ำจึงสามารถรองรับอุโมงค์ได้หลายทาง เท่าที่เป็นไปได้ ถ้ำจะถูกออกแบบและก่อสร้างเพื่อให้มีที่กำบังอย่างน้อย 1.2 เท่าของความกว้างของอุโมงค์ ณ จุดตัด การจัดวางห้องและเสาคล้ายกับการออกแบบเหมืองใต้ดิน ช่วยให้การก่อสร้างประหยัดค่าใช้จ่าย อุโมงค์แต่ละส่วนมักมี ความยาว 30 ถึง 100 ฟุต (9.1 ถึง 30.5 เมตร) และเสามักมี ความกว้างอย่างน้อย20 ฟุต (6.1 เมตร)    

โดยส่วนใหญ่แล้ววิธีการขุดอุโมงค์แบบใหม่ของออสเตรีย (แบบหน้าเดียวหรือหลายหน้า) ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ วิธีการขุดแบบต่อเนื่อง (Sequential Excavation Method หรือ SEM) จะถูกนำมาใช้ในการขุดและค้ำยันถ้ำเก็บไวน์ โดยมีการปรับปรุงเทคโนโลยีเล็กน้อย

โดยทั่วไปถ้ำจะถูกขุดในรูปทรงเกือกม้าคว่ำ โดยมีรัศมีที่ส่วนบน และมีขาที่ตรงหรือโค้ง อุโมงค์มักจะถูกขุดโดยใช้เครื่องขุดอุโมงค์หรือหัวกัดที่ติดอยู่กับรถขุด เศษดินที่ขุดได้หลังสายพานลำเลียงของเครื่องขุดอุโมงค์จะถูกเทลงบนส่วนล่างของอุโมงค์ และขนย้ายออกโดยใช้รถตักล้อยางหรือเครื่องจักรทำเหมืองแบบขนถ่ายและเท (LHD)

ในขั้นต้น การขุดเจาะอาจทำได้เพียง 0.6  เมตร (2 ฟุต) โดยไม่มีการค้ำยันพื้นดิน เมื่อขุดลงไปใต้ดินแล้ว ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นดิน การขุดเจาะโดยไม่ใช้การค้ำยันอาจเพิ่มขึ้นเป็น 1.2  เมตร (4 ฟุต)  1.8 เมตร (6 ฟุต) หรือมากกว่านั้นได้ ระยะการขุดเจาะสูงสุดโดยไม่ใช้การค้ำยันพื้นดินอาจสูงถึง 6  เมตร (20 ฟุต) หรือมากกว่านั้นในดินเถ้าภูเขาไฟที่มั่นคง อย่างไรก็ตาม ในหินเซอร์เพนไทต์ที่ถูกเฉือน หินลาวาที่ผุพังอย่างรุนแรง หรือดินเหนียวที่เปียกชื้น สภาพพื้นดินที่ไม่มั่นคงอาจจำกัดการขุดเจาะโดยไม่ใช้การค้ำยันให้เหลือน้อยกว่า 0.6  เมตร (2 ฟุต)

การเสริมแรง ด้วยคอนกรีตพ่นและการค้ำยันพื้นดินถูกนำมาใช้ที่ทางเข้าอุโมงค์และภายในถ้ำเก็บไวน์ ที่ทางเข้าอุโมงค์ โดยทั่วไปจะใช้ผนังเหล็กตอกดินและคอนกรีตพ่นเพื่อการค้ำยันถาวร และก่อสร้างจากบนลงล่างเป็นชั้นๆ เหล็กตอกดินจะถูกติดตั้ง ห่างกัน 4 ถึง 6 ฟุต (1.2 ถึง 1.8 เมตร)ในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง คอนกรีตพ่นโดยทั่วไปมีความหนาอย่างน้อย6 นิ้ว (15 เซนติเมตร)และเสริมแรงด้วยตาข่ายลวดเชื่อม ส่วนผสมที่มีความแข็งแรงตามการออกแบบ 4,000 psi (28 MPa)จะถูกพ่นโดยใช้กระบวนการเปียก     

ภายในถ้ำ การเสริมความแข็งแรงของพื้นดินในเบื้องต้นมัก ใช้ คอนกรีตพ่น เสริมใยแก้ว โดยจะพ่นคอนกรีตผสมเปียกหนา อย่างน้อย2 นิ้ว (5.1 ซม.)รอบขอบเขตพื้นดินที่เปิดโล่งหลังจากการขุดแต่ละวัน ตามขนาดของถ้ำและสภาพพื้นดินที่ต้องการ จะมีการเพิ่มชั้นคอนกรีตพ่นและตาข่ายลวดเชื่อมในวันต่อๆ ไป ส่วนผสมของคอนกรีตพ่นมี กำลังรับแรงอัด 4,000 psi (28 MPa)ในบางกรณี อาจมีการติดตั้งสลักยึดหินแบบเฉพาะจุดหรือแบบกำหนดรูปแบบด้วย ในกรณีที่ใช้ห้องโถงที่กว้างและสูงกว่า จะมีการใช้แบบจำลองเพื่อช่วยในการออกแบบแผ่นบุผนัง   

การตกแต่งภายในถ้ำเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการก่อสร้าง รายละเอียดเกี่ยวกับ การกันน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับภายในถ้ำเก็บไวน์ จุดที่เปียกชื้นและการรั่วซึมของน้ำนั้นดูไม่สวยงาม และอาจก่อให้เกิดปัญหาในการบำรุงรักษาและความปลอดภัย อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนตัวของไอน้ำผ่านวัสดุบุผนังถ้ำนั้นเป็นสิ่งที่พึงประสงค์เพื่อรักษาระดับความชื้น

หลังจากที่ขุดถ้ำเสร็จสมบูรณ์ ทำการกันซึม และเสริมโครงสร้างเบื้องต้นแล้ว จะมีการพ่นคอนกรีตหรือปูนฉาบธรรมดา/สี หนา 2 นิ้ว (5.1 ซม.)ลงบนผนังและส่วนโค้ง ท่อและสายสาธารณูปโภคจะถูกห่อหุ้มไว้ภายในชั้นคอนกรีตพ่นสุดท้ายในผนังและส่วนโค้ง และวางไว้ใต้แผ่นพื้นคอนกรีต แผ่นพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กมักมี ความหนา 6 นิ้ว (15 ซม.)และมีท่อระบายน้ำรองรับอยู่ด้านล่าง   

เพื่อรองรับการใช้งานที่หลากหลาย กลุ่มอาคารเก็บไวน์ใต้ดินอาจมีระบบสาธารณูปโภคมากถึง 13 ระบบ ซึ่งรวมถึงระบบน้ำร้อนและน้ำเย็นสำหรับใช้ในครัวเรือนและกระบวนการแปรรูป ระบบไฟฟ้า แสงสว่าง ระบบเสียงและน้ำพุ ระบบสำรองไฟฉุกเฉินจากแบตเตอรี่ ระบบก๊าซอัด ระบบสื่อสารและวิทยุ ระบบระบายอากาศอัตโนมัติ และเซ็นเซอร์คอมพิวเตอร์และระบบควบคุมสภาพอากาศ

• ห้องเก็บไวน์
• การเก็บรักษาไวน์

• ดากอสตินี, แดเนียล (2009). สู่โลก: การฟื้นฟูถ้ำไวน์ . พานาช พาร์ทเนอร์ส. ISBN 978-1-933415-82-6.
• ลูอิส, สก็อตต์ ดับเบิลยู.; ลีช, วิลเลียม ดี. (กุมภาพันธ์ 2547), "ถ้ำเก็บไวน์ใต้ไร่องุ่นทางตอนเหนือของแคลิฟอร์เนีย" (PDF) , นิตยสาร Tunnel Business , เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 16 เมษายน 2557 , เรียกดูเมื่อ 15 เมษายน 2557