由于秋天叶子没有阳光照射，在光合作用的过程中，叶子的叶绿素合成量比分解量少，所以植物中其他色素的颜色会露出来，变成黄色。
秋天树叶之所以变黄是为了对抗严寒，叶子中的叶绿素被分解成为养分送到树根，叶子中含有叶红素和叶黄素，所以叶子会变黄变红。叶子中含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素，平时含有较多的叶绿素，到了秋天会变冷，旧的叶绿素分解，新的叶绿素由于天气寒冷无法形成，所以就呈现出叶黄素和胡萝卜素所含的黄色，秋季之后用少量的养分就可以支持树木过冬，所以就不需要制作叶绿素了。而且，由于叶子中会出现很多红色和黄色的色素，所以叶子会变成黄色和红色。
秋天叶子变黄的树有银杏、杉树、石榴、悬铃木、合欢、梧桐等，植物的叶肉主要含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素，这三种色素随温度而变化。秋天的温度比春天和夏天低很多，叶子中会大量产生胡萝卜素。树木通过蒸腾作用来输送养分，蒸腾作用主要通过叶子进行，春夏季节植物叶绿素含量高，不出现其他色素。随着秋季气温下降、降水量减少，植物只有通过落叶减少蒸腾作用对水量的消耗，才能安全过冬。秋天枫叶变红是因为温度低于7度时，树叶会生成花青素。花青素是植物花瓣的主要呈色物质，如玫瑰、牡丹等。
整体来说，秋天很多树叶会变黄，春天一到就会长出新的绿叶。