Τα περιστρεφόμενα φύλλα των φυλλοβόλων δέντρων είναι ένα ευπρόσδεκτο σημάδι του φθινοπώρου και των μεγαλύτερων, πιο δροσερών βραδιών του. Τα ζωντανά κόκκινα, κίτρινα και πορτοκαλί συνθέτουν το χρωματικό σχήμα του φθινοπώρου και είναι όλα μέρος της κυκλικής φύσης των εποχών. Τα φύλλα στα δέντρα, τους θάμνους και τα φυτά παίρνουν χρώμα όταν ξεκινούν τη διαδικασία της νάρκης για το χειμώνα.
Τα φύλλα είναι τα μέρη των φυτών και των δέντρων που καθιστούν την τροφή απαραίτητη για τη διατήρηση της ζωής. Τα δέντρα χρησιμοποιούν το φως του ήλιου, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα που λαμβάνονται από τον αέρα για να παράγουν ενέργεια. Το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό μετατρέπονται σε γλυκόζη, η οποία είναι ένας τύπος ζάχαρης. Η γλυκόζη χρησιμοποιείται στη συνέχεια ως ενέργεια για να ζήσει και να αναπτυχθεί το δέντρο. Όλη αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωτοσύνθεση. Τα φύλλα είναι πράσινα επειδή περιέχουν τη χημική χλωροφύλλη, η οποία διευκολύνει τη φωτοσύνθεση.
Μόλις οι μέρες και οι νύχτες αρχίσουν να δροσίζονται και οι νύχτες μακραίνουν, τα δέντρα αισθάνονται ότι το φθινόπωρο και ο χειμώνας πλησιάζουν. Στην προετοιμασία των δέντρων να κοιμηθούν, η κυκλοφορία στα φύλλα, τα οποία δεν χρειάζονται πλέον για την παραγωγή τροφής, διακόπτεται. Λόγω των μεγαλύτερων νύχτων και του μειωμένου ηλιακού φωτός, η παραγωγή χλωροφύλλης μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι το πράσινο θα εξαφανιστεί τελικά από τα φύλλα. Μερικές από τις χρωστικές που είναι υπεύθυνες για την πρόκληση των ζωντανών χρωμάτων στα φύλλα, όπως τα καροτενοειδή, υπάρχουν ήδη στα φύλλα, αλλά αποκρύπτονται από την πράσινη χλωροφύλλη. Τα καροτενοειδή είναι υπεύθυνα για τα κίτρινα, τα πορτοκαλί και τα καφέ.
Οι χρωστικές που προκαλούν έντονα κόκκινα, σκουρόχρωμα και μοβ ονομάζονται ανθοκυανίνες. Αυτά παράγονται στα φύλλα ορισμένων ειδών το φθινόπωρο λόγω των υπερβολικών ποσοτήτων γλυκόζης στα φύλλα, μαζί με το έντονο φως της πτώσης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ορισμένα είδη δέντρων παράγουν έντονα κόκκινα φύλλα σε αντίθεση με άλλα που γίνονται κίτρινα ή χρυσά.
Τα σφενδάμια είναι γνωστά για τη γκάμα φθινοπωρινών παλετών τους. Διαφορετικές ποικιλίες σφενδάμου γίνονται έντονα κόκκινες, μοβ, κίτρινες ή σχεδόν άχρωμες το φθινόπωρο. Οι βελανιδιές τείνουν να παράγουν καφέ και κόκκινα λόγω των απορριμμάτων στα φύλλα τους. Τα δέντρα του αγκυριού έχουν χρυσοκάστανα φύλλα και οι σκωληκοειδείς και λεύκες κιτρινίζουν. Τα σκυλιά παράγουν κοκκινωπό-μοβ φύλλα, ενώ τα ξυλόξυλα και τα μαύρα τούπελα παράγουν φωτεινά κατακόκκινα κόκκινα φύλλα. Οι φτελιές μπορεί να είναι λίγο απογοητευτικές, καθώς τα φύλλα τους συνήθως γίνονται καφέ και πέφτουν χωρίς μεγάλη εμφάνιση.
Διαφορετικά είδη μετατρέπονται σε διαφορετικούς χρόνους. Τα δέντρα στην ανατολική περιοχή των Ηνωμένων Πολιτειών τείνουν να γυρίζουν νωρίτερα, τον Σεπτέμβριο, όπως και αυτά στα κεντρικά Βραχώδη Όρη. Μέχρι τα τέλη Νοεμβρίου, τα δέντρα στα Καπνισμένα Όρη, το Adirondacks και τα Appalachians θα έχουν όλα τα φύλλα της πτώσης. Δυτικά, τα δέντρα στις ορεινές περιοχές τείνουν να αλλάζουν το τελευταίο διάστημα.
Αρκετοί παράγοντες έχουν αντίκτυπο στα χρώματα του φθινοπώρου, κάνοντας μερικά χρόνια καλύτερα ή χειρότερα για προβολή από άλλα. Τα καλύτερα χρώματα του φθινοπώρου οφείλονται σε μια πιο ζεστή, βροχερή άνοιξη, καλό καιρό το καλοκαίρι και πιο ζεστές, ηλιόλουστες μέρες του φθινοπώρου και δροσερές νύχτες. Μια πιο απογοητευτική φθινοπωρινή παράσταση μπορεί να οφείλεται σε μια μεταγενέστερη άνοιξη, σε μια ξηρασία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και σε μια πιο ζεστή περίοδο κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου.