因為變色龍皮膚裏有三層色素細胞。最深的一層是由承載黑素細胞構成的，其中細胞帶有的黑色素可與上一層細胞相互交融，中間層是由鳥嘌呤細胞構成，它主要調控暗藍色素，最外層細胞則主要是黃色素和紅色素。當變色龍的眼睛感覺到外界顏色發生變化時，這種信息會促使皮膚的色素細胞發生變化從而變色。
變色龍之所以會變色，取決於它皮膚的三層色素細胞。與其他的爬行動物不同的是，變色龍身體顏色的轉變取決於皮膚表層內的色素細胞，在這些色素細胞中充滿着不同顏色的色素。它皮膚的基本顏色是綠色，但它可以隨時變出深綠、淺綠、紫、藍、褐色等，甚至可以變出各色相間“花裏胡哨”的花紋色。
變色龍的膚色會隨着背景、温度和心情的變化而改變；雄性變色龍會將暗黑的保護色變成明亮的顏色，以警告其它變色龍離開自己的領地；有些變色龍還會將平靜時的綠色變成紅色來威嚇敵人。目的是為了保護自己，免遭襲擊，使自己生存下來。
變色能躲避天敵，傳情達意，類似人類語言。變色龍是一種“善變”的樹棲爬行類動物，在自然界中它當之無愧是“偽裝高手”，為了逃避天敵的侵犯和接近自己的獵物，這種爬行動物常在人們不經意間改變身體顏色，然後一動不動地將自己融入周圍的環境之中。
