太陽が沈み、地平線近くに太陽があるとき、光が大気を通過する距離が長くなります。 すると、波長の短い青系の光は太陽の近くで散乱されてしまい遠くまで届かず、 波長の長い赤や橙の光だけが遠くまで届きます。 これが夕焼けの仕組みです

植物の葉には、光合成を行うのに必要な光合成色素であるクロロフィル（緑色）やカロテノイド（黄色など）を多く含んでいます。これらの色素のうち、クロロフィルが最も多量に含まれていることから、普通、葉は緑色に見えています。
　しかし、秋になって気温が下がってくると、光合成の効率が低下し葉を維持する利益が減少してしまうため、葉を落とす準備を始めます。その準備の一つとして、葉に含まれる栄養素を翌春に再利用するために、幹や枝に回収します。この過程において、クロロフィルが分解され、種によってはアントシアニン（赤色の色素）やフロバフェン（茶色の色素）が合成されることで、色素量のバランスが変化し葉の色が変わります。
　紅葉は、1日の最低気温が8℃以下になると始まって、5～6℃以下になるとさらに紅葉が進むといわれています。また、紅葉が鮮やかになる条件として、昼夜の気温差が大きいことや日光がよく当たることなどが必要といわれています。