楓葉變紅的原因是多方面的，包括內部和外部因素。
內部因素主要有兩種物質起到關鍵作用，一種是胡蘿蔔素，它是普遍存在於葉綠體中的橙紅色色素；另一種是花青素，它存在於液泡內的細胞液中，當細胞液爲酸性時，花青素呈紅色。入秋以後，楓葉內的花青素增多，而氣溫的下降又使葉綠素破壞消失，因此綠葉變成了紅葉。此外，楓葉裏的糖分也對楓葉的變紅有很大關係。當氣溫迅速下降到一定程度，樹葉還沒有凋落，而葉綠素已大部被破壞，同時晝夜溫差的增大，也有助於花青素的形成，因此葉子很快變紅。如果氣溫下降很慢，而且晝夜溫差不大，葉綠素還沒有被破壞而樹葉已經枯萎，那就變不成美麗的紅葉了。
外部因素包括日照、氣溫和土壤中的營養等。在氣溫降低、日照時間減短的情況下，楓樹葉子的生長速度會減緩，這時楓樹葉子中的糖分和營養物質就會開始積累，同時還能夠保留更多的水分，這些因素都會影響到葉子顏色的變化。在土壤中含有足夠的營養物質的情況下，楓樹營養也會變得較爲充足，這些養分會轉移到樹葉上，也會促進葉片顏色的變化，使得楓樹葉子呈現出更加鮮豔明亮的紅色。
此外，楓葉變紅還被認爲是楓樹對自然界壓力的反應，變紅可以起到遮光劑的作用，使楓葉留在樹上的時間更長，進而讓樹能吸收更多的營養。這種壓力反應與營養、特別是氮元素的缺少有關，使楓葉紅得更早、更透。
綜上所述，楓葉變紅的原因包括內部和外部因素，其中花青素、胡蘿蔔素、氣溫、日照、土壤中的營養以及楓樹的壓力反應等都起到了重要作用。