正山小种的制作工艺是比较复杂的，根据2004年国家茶叶质量监督检验中心和福建武夷山国家级自然保护区正山茶业有限公司联合制定正山小种红茶制作标准，它分为初制工序和精制工序。
一、初制工序
采摘(茶青)——萎凋——揉捻——发酵——复揉——熏焙——复火——毛茶
1.采摘正山小种红茶茶青(鲜叶)的采摘时间一般都在每年五月份的上旬，一般采摘一芽三叶，每批采下的鲜叶嫩度、匀度、净度、新鲜度应基本一致。
2.萎凋小种红茶的萎凋有日光萎凋和加温萎凋两种办法。桐木关一带在揉茶季节时雨水较多，晴天较少，一般都采用室内加温萎凋。加温萎凋都在初制茶厂的“青楼”进行。“青楼”共有3层，二、三层只架设横档，上铺竹席，竹席上铺茶青；最底层用于熏焙经复揉过的茶胚，它通过底层烟道与室外的柴灶相连。在灶外烧松木明火时，其热气进入底层，在焙干茶青时，利用其余热使二，三楼的茶青加温而萎凋。日光萎凋在晴天室外进行。其方法是在空地上铺上竹席，将鲜叶均匀撒在青席上，在阳光作用下萎凋。
3.揉捻茶青适度萎凋后即可进行揉捻。早期的揉捻用人工揉至茶条紧卷，茶汗溢出。现均改用揉茶机进行。
4.发酵小种红茶采用热发酵的方法，将揉捻适度的茶胚置于竹篓内压紧，上盖布。茶胚在自身酶的作用下发酵，经过一定时间后当茶胚呈红褐色，并带有清香味。
5.复揉发酵过的茶胚必须复揉，使回松的茶条紧缩。方法是下锅后的茶胚即放入揉茶机内，待茶条紧结即可。
6.熏焙将复揉后的茶胚抖散在竹筛上，放进“青楼”的底层吊架上，在室外灶堂烧松木明火，让热气导入“青楼”底层，茶胚在干燥的过程中不断吸附松香，使小种带有独特的松脂香味。
7.复火烘干的茶叶经筛分拣去粗大叶片，粗老茶梗后，再置于焙笼上，再用松柴烘焙，以增进小种红茶特殊的香味。
经过以上工序的茶叶便是正山小种红茶的初制毛茶。
二、精制工序
定级归堆——毛茶大堆——(走水焙)——筛分——风选——拣制——烘焙——匀堆——成品
定级分堆毛茶进精制车间后，便对毛茶按等级分堆存放，以便于结合场地、季节、外形内质，及往年的拼配标准进行拼配。
毛茶大堆把定级分堆的毛茶按拼配的比例归堆，使茶品的质量能保持一致。
走水焙在归堆的过程中，各路的茶品含水率并不一致，部分茶叶还会返潮，或含水率偏高，需要进行烘焙，使含水率归于一致便于加工。
风选将筛分后的茶叶再经过风选，利用风力将片茶分离出去，留下等级内的茶。
拣剔把经过风选后仍吹不掉的茶梗，外形不合格的以及非茶类物质拣剔出来，使其外形整齐美观，符合同级净度要求，拣剔有机拣和手拣。一般通过机械拣剔处理，尽量减轻手工的压力，再手工拣剔才能保证外形净度色泽要求，做到茶叶不含非茶类夹杂物，保证品质安全卫生。
烘焙经过筛分，风选工序以后的红茶会吸水，使茶叶含水率过高，需要再烘焙，使其含水率符合要求。
干燥熏焙生产烟正山小种红茶还需要在上述工序完成后加上一道松香熏制工序。成品的烟正山小种要求更加浓醇特久的松香味(桂圆干香味)，因此在最后干燥烘焙过程中要增加松香熏工序，让在干燥的茶叶吸附。经熏焙的正山小种红茶有一种浓醇的松香味(桂圆干味)，外形条索乌黑油润。
匀堆经筛制、拣剔后各路茶叶经烘焙或加烟足干形成的半成品，要按一定比例拼配小样，测水量，对照评审标准并作调整，使其外形，内质符合符合本级标准，之后再按小样比例进行匀堆。
经过匀堆后鉴定各项因子符合要求后，即将成品包装，便完成了正山小种红茶的精制过程。
