通过树叶化石的形态特征来推测古代气候环境，是古植物学和古气候学交叉研究的重要领域。科学家主要依据以下几个关键形态指标及其与气候的关联性进行分析：
现代植物学研究表明，叶片形态是对环境（尤其水热条件）的适应性特征。这一规律在时间（地质历史）和空间（不同气候带）上具有普适性，形成以下核心关联：
叶面积指数（Leaf Size）
叶缘形态（Leaf Margin）
叶尖端形态（Leaf Apex）
叶质地与厚度
叶相分析（Leaf Physiognomy） 统计化石群落中叶形态特征的百分比，参照现代气候校准模型。例如：
气孔参数法
稳定同位素分析
北极圈始新世热带雨林证据 格陵兰岛（现北极圈内）始新世树叶化石显示：
白垩纪温室地球研究 通过全球多地化石叶相分析，重建CO₂浓度：
通过上述方法，一片树叶化石就能成为解读数千万年前气候环境的密码本。例如，中国科学家通过山东山旺组（1500万年前）的栎树叶化石，重建出中新世暖期华北气候比现今湿润温暖3-5℃的精确记录。这种"以叶窥天"的技术，已成为探索地球气候演变的重要窗口。
