Trong thực vật học và trồng trọt, các loài cây rụng lá, bao gồm cây thân gỗ, cây bụi và thực vật thân thảo sống lâu năm, đều rụng hết lá vào một thời điểm trong năm.[4] Quá trình này được gọi là “sự bỏ đi” (abscission).[5] Ở một vài trường hợp, sự rụng lá lại trùng vào mùa đông – cụ thể là ở vùng khí hậu ôn đới hay khí hậu vùng cực.[6] Ở những nơi khác, bao gồm các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, và các nơi khô cằn, các cây sẽ rụng lá trong suốt mùa khô hay các mùa khác, tùy vào sự biến đổi của lượng mưa.

Trái ngược với sự rụng lá là trường xuân (evergreen), ở nơi mà phần tán lá của cây bị loại bỏ vào các thời điểm khác nhau so với các cây rụng lá, do đó có vẻ như chúng vẫn tươi xanh quanh năm.[7] Các cây dạng trung gian có thể được gọi là “bán-rụng lá”(semi-deciduous); chúng rụng các lá già khi các lá non bắt đầu mọc.[8] Các cây khác là dạng “bán-trường xuân” và rụng lá trước mùa sinh trưởng kế tiếp, vẫn duy trì một ít lá trong suốt mùa đông hoặc các thời kỳ khô hạn.[9] Một số cây thân gỗ, bao gồm vài loại sồi, vẫn còn các lá khô trên cây trong suốt mùa đông; những chiếc lá bền bỉ này được gọi là lá úa và sẽ rụng vào mùa xuân khi các lá mới bắt đầu mọc.

Nhiều cây rụng lá thường ra hoa trong suốt thời gian mà chúng không có lá, vì điều này giúp tăng hiệu quả thụ phấn. Không có lá sẽ cải thiện sự vận chuyển các hạt phấn bởi gió cho các cây mà thụ phấn nhờ gió và tăng tầm nhìn của các loài côn trùng đối với các bông hoa cho các cây thụ phấn nhờ côn trùng. Chiến thuật này không phải là không có rủi ro, vì các bông hoa có thể bị tổn hại bởi sương giá, hoặc ở các vùng khô thì bởi sự thiếu nước. Tuy nhiên, số lượng cành và thân bị gãy trong các cơn bão băng sẽ ít hơn nhiều khi cây không còn lá, và các cây có thể giảm sự mất nước do giảm đi lượng nước lỏng của mình trong suốt những ngày mùa đông lạnh giá.[10]

Sự rụng lá và sự loại bỏ có liên quan đến các tín hiệu và sự thay đổi sinh lý phức tạp của cây. Quá trình quang hợp sẽ từ từ giảm đi lượng diệp lục bổ sung trong tán lá; bình thường các cây sẽ bổ sung lại lượng diệp lục trong suốt các tháng mùa hạ. Khi mùa thu đến và ngày ngắn hơn đêm hoặc là khi cây sống trong môi trường khô hạn,[11] các cây rụng lá sẽ giảm sự tạo thành sắc tố diệp lục, cho phép các sắc tố khác hiện diện trong lá trở nên rõ ràng hơn, kết quả là xuất hiện tán lá không có màu xanh. Các màu tươi nhất của lá được tạo ra khi ngày trở nên ngắn và đêm lạnh hơn, nhưng vẫn phải ở trên nhiệt độ đóng băng.[12] Những sắc tố này bao gồm carotenoit với các màu vàng, nâu, cam. Sắc tố anthocyanin cho ra màu đỏ và cam, dù rằng chúng không phải luôn luôn hiện diện trong các lá. Đúng hơn là, chúng được tạo ra trong tán lá vào cuối mùa hạ, khi mà các chất đường bị giữ lại ở trong lá sau khi quá trình loại bỏ bắt đầu.Những nơi trên thế giới mà có sự hiện diện nổi bật của các sắc màu tươi vào mùa thu thì thường giới hạn ở những nơi mà ngày trở nên ngắn và đêm lạnh hơn. Ở những nơi khác, lá của cây rụng lá chỉ đơn giản là rụng đi mà không đổi thành các màu tươi – do sự tích lũy của các sắc tố anthocyanin.

Sự rụng lá bắt đầu khi lớp tách rời (abscission) được hình thành giữa cuống lá và thân cây. Lớp này được hình thành vào mùa xuân, trong suốt thời gian mọc lá mới; nó bao gồm các lớp tế bào mà có thể tách rời lẫn nhau. Các tế bào này rất nhạy cảm với một hoc-mon thực vật gọi là auxin mà được tạo ra bởi lá hay các bộ phận khác của cây. Khi auxin từ lá được tạo ra với một tốc độ phù hợp với thân cây, các tế bào của lớp tách rời vẫn giữ được sự liên kết; vào mùa thu, hoặc là khi cây bị “stress”, dòng auxin từ lá cây sẽ giảm hoặc ngừng lại, kích hoạt sự giảm tế bào bên trong lớp tách rời. Sự giãn của các tế bào này sẽ phá vỡ liên kết của các tầng tế bào khác, để cho lá tách rời khỏi cây. Nó cũng hình thành một lớp niêm kín vết đứt, vì thế mà cây sẽ không bị mất nhựa.

Một số cây rụng lá rút đi nitơ và cacbon từ tán lá trước khi cho rụng đi, và sẽ trữ lại những chất đó dưới dạng protein tại không bào của các tế bào mô mềm ở rễ và phần vỏ cây nằm trong. Vào mùa xuân, những protein này được sử dụng làm nguồn nitơ trong suốt thời kỳ mọc lá hay hoa mới.[13]