科学实验证明，植物叶片除了含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等色素外，还有一种叫花青素的特殊色素，它是一种“变色龙”，其中在酸性液中呈红色。随着季节更替，气温、日照相应增减，叶片中的主要色素成分也发生变化，到了秋天，气温降低，光照减弱，对花青素的形成有利，而枫树等红叶树种的叶片细胞液呈酸性，所以，整个叶片便呈现红颜色。
秋天寒冷的气温条件下，植物的叶子里含有的叶绿素被破坏逐渐消失。黄色的叶黄素变成了黄叶，然后在强光、低温、干旱的条件下，红色的花青素激增，存在于树叶的表面细胞中，遇到阳光多于叶黄素时，树叶便变成艳丽的红色了。
一般认为：秋叶变色，是由于枫树鲜艳的色彩其实一直隐藏在树叶中。只有当叶绿素消失时，它们才会显现出来。而后来的实验证明，这理论只对了一部分。
实验证明，黄色和某种程度的橙色是叶子中早就存在的。但是红色和紫红色却来自树木在准备进入冬季休眠期时所制造的化合物。
30年前的研究表明，在树叶的生长季节末期，会产生一种叫做花青素的化合物。现今研究结果更清楚地证明，这并非例外。地球温带地区约10%的树到了秋天会因为在几周的时间里产生花青素而出现树叶变红的现象。问题是为什么？
自然选择的规律决定了如果一种物种--在这个问题上是多种物种--让自己呈现出某种特点或活动特性，可能存在一个充分的理由。树叶不是为了供人观赏而变红的，这种现象肯定是以某种方式对树木本身起到帮助作用。变红的叶子会给树木的生存带来何种好处？近年来，不断有新的数据和实验结果出现。目前主要有两种观点：
一种是，树木每到秋天就会出现类似大撤退那样的情形，这时树木会从即将枯死的树叶中收集对自己有益的化合物并将其储存起来，留待以后使用。而秋叶之所以会变红，是因为红色素参与了这一过程。
另一种是红色是给啃噬树叶（对树木有害）的蚜虫发出信号，这种昆虫会在秋天行动，寻找产卵地点。蚜虫不喜欢红色，树叶变红发出的信息是：阻止蚜虫在这里产卵。
