彩叶植物的颜色千变万化，给自然界增添了丰富的色彩。国外对彩叶植物变色的生理机制研究起步比较早，而我国近年来也加强了对这方面的研究。研究表明，彩叶植物的叶色表现是遗传因素和外部环境共同作用的结果。
影响彩叶形成的遗传因素：
高等植物叶片颜色因三类主要色素（叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮类色素）含量和分布不同而表现不同。其中，类黄酮色素是植物体内的一类次生代谢物质，在细胞和内质网膜内合成后运输到液泡，以糖苷的形式存在，具有吸光性而表现出粉色、紫色、红色及蓝色等。
这三种色素在细胞中所占的分量和位置决定着叶子的颜色。当叶绿素在叶片中所占的分量和位置决定着叶子的颜色。当叶绿素在叶片色素中所占比例较大时，叶片表现为绿色；类胡萝卜素所占比重较大时，叶片表现为橙或黄色；花青素所占比重较大时，叶片表现为红色。有些植物叶片的某一部分色素的含量大，如色素集中在叶子的上部或下部，这就形成了有别于其他部位的彩叶。
影响彩叶形成的生态因素：
光照、土壤、温度、季节等因素作为独立因子均可影响叶片的色彩，但又互相影响，共同作用。
光的强度、光质和光照时间通过对花色素合成的影响以及调节与花色素有关的酶的活性来影响彩叶植物呈色。花色素和光的关系表明，光强影响花色素苷是类型，光质对叶色有一定的影响。光越强，花色素苷积累越多。有些彩叶植物，如金叶女贞、紫叶小檗，光照越强，叶片色彩越鲜艳。而一些室内观叶植物，如彩虹竹芋、孔雀竹芋等，只有在较弱的散射光下才呈现其斑斓的色彩，强光会使彩斑严重褪色。另一类彩叶植物，如金叶连翘、金叶莸等，叶色随光强的降低而逐渐复绿。
土壤容重和pH值与植物彩叶的表现也有直接的关系。土壤容重直接反映土壤的孔隙大小、松紧程度和土壤肥力等状况，是土壤理化性质的一项重要指标。在同等条件下，植物在容重小的土壤中生长的比容重大的土壤好，叶色表现更为突出。pH则是通过影响花青苷结构来改变植物叶色的重要因素。研究表明，微酸性或中性土壤能够促进彩叶呈色，碱性土壤则抑制呈色。
季节是一个综合因素，它包含了温度、光照和水分等的变化。一般来说，早春低温环境下花色素的含量大大高于叶绿素，叶片的色彩十分鲜艳，而秋季早晚温差大和干燥的气候有利于花色素的积累，使得一些夏季复绿的叶片在秋季色彩比春季更为鲜艳。如金叶红瑞木，春季为金色叶，夏季叶色复绿，秋季叶片呈现极为鲜艳的红色。
彩叶植物主要来自自然界的变异或人工育种和栽培选育。诱使植物叶片色彩变化的因素很多，但是只有叶片非绿色的变化达到稳定，才是形成彩叶植物的必要条件。除季节性彩叶植物外，彩叶植物通常春、夏、冬三季均呈彩色，观赏期长，较一般观花植物优越，通过科学合理的配置和应用，能够达到意想不到的景观效果。在植物应用过程中，除了充分利用已有的彩叶植物，还可以结合彩叶树种的变色原理，研发出符合审美需要的植物品种，丰富园林植物配置的色彩和人类对植物的审美需求。