叶子变色的原因与其内部的化学物质——叶绿素、类胡萝卜素、花青素等有关。，也是外界温度、温差、光照等因素综合作用的结果。春夏季节，叶绿素合成大于分解，叶子是绿色的；秋天来了，气温下降，合成的叶绿素量少于分解的叶绿素量。其含量下降后，会出现其他化学色素。如果类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的比例高，叶子就会呈现黄色或橙色；深秋因为气温低，叶片运输糖和水的能力减弱，葡萄糖的浓度不断增加，而可溶性糖的增加使细胞呈酸性。
在酸性条件下，花青素会变红，花青素比例高的叶子也会变红。当然，叶子变色是一个综合复杂的过程。冷空气强的话，温度会下降，造成低温。之后天气晴朗，温差大。这样的气象条件会促使叶片中的叶绿素快速转化为类胡萝卜素和花青素。外在的变化是叶子的颜色从绿色逐渐变成黄色、橙色、红色。大家应该对叶绿素比较熟悉，因为几乎所有的天然植物叶片都含有叶绿素。通过叶绿素，叶子吸收太阳所需的能量，并从水和二氧化碳中提取养分。叶绿素在植物中占有非常重要的地位。叶绿素是绿色的，是隐藏在叶子中的主要化学物质。在春天和夏天，树叶的颜色是绿色的。
随着秋天的到来，白天变短，植物的光合作用变少，所以叶子中所含的叶绿素很少，会慢慢变成其他颜色。许多植物、水果、蔬菜等的颜色。都与花青素有关，花青素是一种水溶性的天然色素。花色苷的颜色受多种因素影响，如低温、缺氧等，都会减少花色苷的形成。花青素可以吸收绿光、蓝光等。到了秋季，花青素迅速增加，呈现出更加鲜艳的颜色，如猩红色、紫色等。因为叶子的比例不一样，所以颜色也会不一样。其实叶子变色的原因有很多，但以上三个原因是主要的。
叶片变色还与温度、湿度、土壤、PH值有关，但光照很重要。秋天的光照远不如夏天，所以树叶会由绿变黄。随着冬天的临近，植物发生了许多变化。气温下降，日照时间缩短。树叶的绿色基调已经消失，现在可以看到被叶绿素覆盖的其他颜色，取而代之的是秋天令人惊叹的辉煌。温度也会影响秋叶的颜色。温度越高，颜色越亮，反之亦然。有些树落叶，而有些不落叶。在北方，冬天更冷，迫使大多数树种落叶，只有少数例外。然而，在南方，冬天更温和，更多的树在整个冬天都保持绿色。