所有的树叶中都含有绿色的叶绿素，树木利用叶绿素捕获光能并且在叶子中其他物质的帮助下把光能以糖等化学物质的形式存储起来。除叶绿素外，很多树叶中还含有黄色、橙色以及红色等其他一些色素。虽然这些色素不能像叶绿素一样进行光合作用，但是其中有一些能够把捕获的光能传递给叶绿素。
在春天和夏天，叶绿素在叶子中的含量比其他色素要丰富得多，所以叶子呈现出叶绿素的绿色，而看不出其他色素的颜色。到了秋天，绿色素慢慢褪去，红色素、黄色素便露了出来，使树林变得一片金黄或一片火红，十分好看。
绿色-叶绿素：叶绿素是最重要的色素，因为它会帮忙叶子吸收日光，进行「光合作用」制造成养分。如果大树就没有足够的养分，可能会饿死。
黄色-胡萝卜素类胡萝卜素：相对于叶绿素而言较为稳定，不易受到外界环境变化的影响，因此当秋冬叶绿素的含量下降后，类胡萝卜素所占比例就相应增加了，从而使叶片显现出黄色。
红色-花青素：有些叶子身体里也会含有许多的花青素，秋冬温度降低，叶子运输糖类和水分的能力减弱了，葡萄糖不断累积，可溶性糖增多使得细胞呈现酸性，在酸性条件下花青素会变红，因而有些树叶就变成了红色。