Das sich drehende Laub der Laubbäume ist ein willkommenes Zeichen für den Herbst und seine längeren, kühleren Nächte. Kräftige Rot-, Gelb- und Orangetöne bilden das Farbschema des Herbstes, und sie alle sind Teil der zyklischen Natur der Jahreszeiten. Blätter an Bäumen, Sträuchern und Pflanzen verfärben sich, wenn sie den Winterschlaf beginnen.
Blätter sind die Teile von Pflanzen und Bäumen, die die Nahrung für die Erhaltung des Lebens bilden. Bäume nutzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid aus der Luft, um Energie zu erzeugen. Kohlendioxid und Wasser werden in Glukose umgewandelt, eine Zuckerart. Die Glukose wird dann als Energie für das Leben und das Wachstum des Baumes verwendet. Dieser gesamte Vorgang wird Photosynthese genannt. Blätter sind grün, weil sie das chemische Chlorophyll enthalten, das die Photosynthese erleichtert.
Wenn die Tage und Nächte kühler werden und die Nächte länger werden, spüren die Bäume, dass Herbst und Winter naht. Bei der Vorbereitung der Bäume auf die Ruhephase wird die Durchblutung der Blätter, die nicht mehr zur Nahrungsproduktion benötigt werden, unterbrochen. Durch die längeren Nächte und die reduzierte Sonneneinstrahlung wird die Chlorophyllproduktion reduziert, so dass das Grün irgendwann aus den Blättern verschwindet. Einige der Pigmente, die für die leuchtenden Farben der Blätter verantwortlich sind, wie Carotinoide, sind bereits in den Blättern vorhanden, werden jedoch durch das grüne Chlorophyll verdeckt. Carotinoide sind für Gelb-, Orange- und Brauntöne verantwortlich.
Die Pigmente, die leuchtende Rot-, Rost- und Purpurtöne verursachen, werden Anthocyane genannt. Diese werden im Herbst in den Blättern einiger Arten aufgrund der übermäßigen Mengen an Glukose in den Blättern zusammen mit dem hellen Herbstlicht produziert. Aus diesem Grund produzieren bestimmte Baumarten leuchtend rote Blätter im Gegensatz zu anderen, die gelb oder golden werden.
Maples sind bekannt für ihre Herbstpaletten. Verschiedene Ahornsorten verfärben sich im Herbst leuchtend rot, lila, gelb oder fast farblos. Eichen neigen dazu, aufgrund des Abfalls in ihren Blättern Braun- und Rottöne zu produzieren. Hickory-Bäume haben goldbraune Blätter und Espen und Pappeln werden gelb. Hartriegel produzieren rötlich-violette Blätter, während Sauerhölzer und schwarze Tupelos leuchtend purpurrote Blätter produzieren. Ulmen können ein wenig enttäuschend sein, da ihre Blätter normalerweise braun werden und ohne große Show abfallen.
Verschiedene Arten drehen sich zu unterschiedlichen Zeiten. Bäume in der östlichen Region der Vereinigten Staaten neigen dazu, im September früher umzudrehen, wie dies auch in den zentralen Rocky Mountains der Fall ist. Bis Ende November werden Bäume in den Smoky Mountains, Adirondacks und Appalachen alle Herbstblätter tragen. Im Westen neigen Bäume in den Bergregionen dazu, am spätesten zu werden.
Mehrere Faktoren haben einen Einfluss auf die Herbstfarben, sodass einige Jahre besser oder schlechter für die Betrachtung sind als andere. Die besten Herbstfarben sind auf einen wärmeren, regnerischen Frühling, gutes Wetter im Sommer und wärmere, sonnigere Herbsttage und kühle Nächte zurückzuführen. Eine enttäuschendere Herbstshow kann auf einen späteren Frühling, eine Dürre im Sommer und eine wärmere Periode im Herbst zurückzuführen sein.