高等植物中主要含有葉綠素和類胡蘿卜素等，它們的比例和對光的選擇性吸收形成了葉子的顏色。 大多數植物的葉子含葉綠素最多，因此它們是綠色的。但也有些植物的葉子是其他顏色，如天麻、秋海棠的葉是紅色的，這是因為它們的葉片中除含葉綠素外，還有類胡蘿卜素或藻紅素的緣故。花青素能使葉片變紅。當秋天來臨時，楓樹、槭樹、烏桕樹、黃櫨樹等的葉因花青素的存在都會變得特別紅。此外，大多數綠葉到了秋天會變色，那是因為秋天的來臨，葉莖逐漸干枯，葉片中的葉綠素越來越少，樹葉便由綠色變成黃色、紅色或褐色，最終飄落。 生長旺盛的葉子大都是碧綠的，衰老的葉子就變得枯黃了。黃櫨、楓樹等的綠葉，到了秋天竟變成猩紅色，而紫鴨跖草的葉子終年都是紫色的。葉子里除了含有綠色的葉綠素以外，還含有橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素。通常情況下，葉綠素的含量最多，其他色素的含量少，其他顏色完全被綠色掩蓋住了。葉子就顯出綠色來。不過，葉綠素也有個弱點，那就是容易被破壞。到了秋天，葉綠素忍受不了氣溫一天天下降等因素的影響。葉綠素在葉子里分解、消失得很快，而胡蘿卜素和葉黃素則比較穩定，它們終于在秋天“重見天日”了。秋天葉子變黃，就是這個原因。黃櫨和楓樹等的葉子，則另有獨特的本領：在氣溫下降，葉綠素分解、消失的時候，葉子里面的糖分大量地轉變成紅色的花青素，于是葉子就變紅了。一到深秋，漫山遍野的紅葉，煞是好看。古詩甚至贊譽它是“霜葉紅于二月花”。至于紫鴨跖草、紅莧等植物，葉子里面的花青素始終占優勢，完全遮蓋了其他色素的顏色，所以它們常年都是紫紅色的。

葉片的表皮由一層排列緊密、無色透明的細胞組成。表皮細胞外壁有角質層或蠟層，起保護作用。表皮上有許多成對的半月形保衛細胞。 位于上下表皮之間的綠色薄壁組織總稱為葉肉，是葉進行光合作用的主要場所，其細胞內含有大量的葉綠體。大多數植物的葉片在枝上取橫向的位置著生，葉片有上、下面之分。上面（近軸面、腹面）為受光的一面，呈深綠色。下面(遠軸面、背面)為背光的一面，為淡綠色。因葉兩面受光情況不同，兩面內部的葉肉組織常有組織的分化，這種葉稱為異面葉。 許多單子葉植物和部分雙子葉植物的葉，取近乎直立的位置著生，葉兩面受光均勻，因而內部的葉肉組織比較均一，無明顯的組織分化，這樣的葉稱等面葉，如玉米、小麥、胡楊。在異面葉中，近上表皮的葉肉組織細胞呈長柱形，排列緊密整齊，其長軸常與葉表面垂直，呈柵欄狀，故稱柵欄組織，柵欄組織細胞的層數，因植物種類而異，通常為1～3層。靠近下表皮的葉肉細胞含葉綠體較少，形狀不規劃，排列疏松，細胞間隙大而多，呈海綿狀，故稱海綿組織。。