On appel chai ce que d’autres nomment cave ou cuvier. A Carbonneau le chai occupe un grand bâtiment en forme de « L » situé au nord du château, en partie creusé dans le coteau et faisant partie de la cour fermée du château.
Le chai est organisé en plusieurs parties selon sa fonction.

On commence par l’ancien cuvier désaffecté avec ses foudres (cuves) en chêne et le vieux pressoir en pierre de taille. Ensuite on passe dans le cuvier inox, longue pièce de 30 mètres où se trouvent actuellement 14 cuves d’une capacité moyenne de 100 hectolitres chacune. C’est ici qu’a lieu la vinification, le pressurage et l’élevage de la cuvée "classique" rouge, du rosé et de la cuvée "Margot".

A côté se trouve le chai à barriques dans lequel son élevées les cuvées "fûts de chène" et "réserve". Ce lieu n’a pas changé depuis l’origine du château et on y trouve des conditions hydrométriques idéales pour l’élevage du vin en barriques soit 80% d’humidité et 14° C. Ici sont stockées environ 100 barriques de chêne français et américain.

Côté Est, se trouve le chai à bouteilles suivi d’une pièce qui sert à l’étiquetage et la préparation des commandes.

Pour terminer cette visite, il ne faut pas oublier l’ancienne orangerie convertie en salle de dégustation. Elle permet à nos visiteurs de déguster tous les vins de Carbonneau.