Een kameleon heeft een camouflagekleur waardoor hij niet opvalt in zijn leefgebied. In een andere omgeving zou hij echter echt wel opvallen. Zoals iedereen weet lijkt de basiskleur vaak op de omgeving. Boombewonende soorten zijn zo groen als de groene bladeren, terwijl bodembewonende soorten juist weer op verdorde bladeren lijken. De kleurverandering vindt plaats door de pigmentcellen in de huid te herverdelen, tot de gewenste kleur bereikt is. Hij heeft namelijk speciale pigmentcellen in zijn huid, ook wel chromatoforen genoemd. Deze cellen worden direct aangestuurd door signalen vanuit de hersenen. Daarom kunnen kameleons heel snel reageren op hun omgeving. De kleurverandering treedt bij een kameleon op binnen enkele (milli)seconden. De basiskleur hebben kameleons als ze zich op hun gemak voelen of slapen en als de weersomstandigheden ideaal zijn. Afwijkende weersomstandigheden in de lichtintensiteit, de luchtvochtigheid en de temperatuur hebben ook invloed op de kleur.
Met name als een kameleon opgewonden is of stress ondervindt kan de kleur binnen korte tijd dramatisch veranderen. Een zieke, angstige of boze kameleon kleurt zeer donker tot bijna zwart, soms met felgekleurde vlekjes om vijanden of soortgenoten af te schrikken. Kameleons met de meest opvallende sociale signalen veranderen vaker van kleur dan de kameleons die in een hele afwisselende omgeving leven. De felle sociale signalen zijn maar enkele seconden zichtbaar. Dit is net lang genoeg om te worden opgepikt door soortgenoten, maar voor roofdieren vaak te kort om op te vallen. Zo heeft de kameleon én het voordeel van opvallende sociale signalen én het voordeel van een schutkleur. Tijdens de paartijd wordt het vermogen om drastisch van kleur te veranderen door de verliefde mannetjes gebruikt om de vrouwtjes verleiden. Maar vooral de kleuren van zwangere vrouwtjes die dienen om de verliefde mannetjes op afstand houden zijn spectaculair, zo komen heldere gele, blauwe of roze kleuren voor.
