Dans chaque commune ou région, seuls quatre vins peuvent bénéficier de l'appellation « Grand Cru ». À Sion, deux vins blancs et deux vins rouges se sont imposés:
Fendant
Ce cépage blanc, qui porte ailleurs le nom de Chasselas, est celui que l'on associe le plus fréquemment au Valais; il y représente plus de 20% de l'encépagement, et donne un vin fruité et délicat. Historiquement, l'appellation Sion pour les Fendants est une des plus connues et des plus prestigieuses.
Ermitage
Ce cépage, aussi appelé Marsanne blanche, a trouvé dans le Valais un terroir d'élection. Plus de la moitié de la surface cultivée en Ermitage dans le canton se trouve à Sion. Le microclimat sédunois permet également une récolte en vendanges tardives qui donne de grands vins de garde, liquoreux et intenses.
Dôle
Cette appellation désigne un vin rouge issu à 85% au moins d'un assemblage de Pinot noir, qui lui donne son tempérament racé, et de Gamay, qui lui donne sa robustesse. C'est l'autre vin emblématique du Valais et de la Ville de Sion.
Syrah
Constitutive des fameuses appellations Côte Rôtie et Hermitage, la Syrah a trouvé tout naturellement, en remontant le Rhône il y a un siècle, une nouvelle terre d'adoption. Bénéficiant d'un ensoleillement optimal, il y donne des vins puissants et épicés qui se distinguent dans les concours internationaux. C'est à Sion, qu'a été plantée en 1922 la première Syrah valaisanne.