树叶的主要功能是通过光合作用提供养分给树木。树叶的细胞含有叶绿素，这种化学物质让细胞能吸收阳光，并利用吸收到的能源制造养分。每年都会脱落树叶的树木称为落叶木（deciduous），它们通过一种复杂且消耗大量能源的过程脱落叶子，这个过程称为脱离（abscission）。　
　　秋季来临时，由于日照时间缩短和温度的变化，树叶会停止制造叶绿素，叶子中剩余的养分会被输送到树干和树根中储存。因为叶绿素是绿色的，在停止制造叶绿素之后，树叶中的其他化学色素就会显露出来，如黄色和橘色等，所以树叶会在此时变色。当糖分留存在树叶中时，就会出现红色和紫色。同时，在叶梗部位的细胞会开始形成软木膜，称为分离层。等到所有的养分都离开树叶后，分离层中的细胞会自行消化，而由于树叶已经和树干隔离，所以待附着力消失后就会掉落。　
　　麻州大学艾摩斯特分校的生物学教授伯纳·鲁宾斯坦表示，所有的树木都有不同的“脱离”速率和方法。举例来说，橡树的枯叶整个冬天都会留在树干上，因为分离层不会完全脱落。对同一种树木来说，树龄较年轻者，树叶留在树干上的时间也会比较久。由于日照减少是诱发“脱离”的因素，所以如果落叶树位于街灯的人造光旁边，落叶的速度就会比较慢。松树、云杉、香柏和枞树等常绿木的树叶或针叶不会每年掉落。因为这些树种的针叶上有一层厚厚的保护蜡，而且细胞内的汁液所含的物质可以抗冻。常绿木的针叶会不断掉落及更新，而不是一次掉光，而且针叶的寿命甚至可达好几年。
　　我们很难明确解释为什么落叶木的叶子会每年掉一次，常绿木的叶子却不会掉落得那么频繁，但可以确定的是，那是植物为了适应气候的结果。鲁宾斯坦认为，落叶木在冬天脱落树叶，就可避免敏感的树叶组织因低温而死亡；至于常绿木则因通常生长在寒带，所以对酷寒的耐受力比较强。