秋天叶子急剧变色的原因是相当复杂的。从根本上来说，叶子为树提供了生存和成长的养料。春天当叶子伸展开不久，新的嫩叶就开始通过光合作用来制造养分，这是一个利用阳光的能量将植物从泥土和空气中所吸收的原料结合起来的复杂过程。植物光合作用所需要的基本要素是阳光、水和二氧化碳，二氧化碳也就是我们呼吸时呼出的气体。

二氧化碳通过叶子表面的小孔进入叶中；水由根从泥土中吸入植物体内，并通过细小的脉络传递到叶子中。当这些半成品到达叶中并接触到阳光后，就发生了光合作用，为植物自己制造出了养分。在叶子中有一种叫叶绿素（绿色色素）的微小粒子。这种绿色色素不仅仅赋予了叶子绿色的颜色，它也确保光合作用能顺利进行。

在秋天光照逐渐减少，树木就会停止制造养分。因为光合作用结束了，叶绿素也不再需要了，于是叶子就把它破坏了。由于绿色开始消退，那些被绿色遮掩住的黄色和橘红色色素就开始显现。亮红色的显现需要明亮的光照和凉爽的晚间气温。在每年的霜冻初期，叶子的颜色更接近于褐色。