理论上可以改变所有颜色，一般是六七种颜色。
变色龙的皮肤下有三种色素组织，绿色、蓝色和灰色。绿色和蓝色色素组织呈纺锤形，广泛分布于垂直于皮肤的皮下，而灰色色素组织正好位于绿色和蓝色色素组织下方，平行于皮肤。变色龙变色的原理在于绿色和蓝色色素组织的变化。当绿色纺锤形色素组织中间部分膨胀时，皮肤表面显得更加绿色；当中间的蓝色色素组织扩张时，皮肤显得更蓝；当绿色和蓝色色素组织都收缩时，皮肤失去绿色和蓝色，露出皮肤底部灰色色素组织带来的灰色。
变色龙的颜色会根据环境而变化，比如丛林地区会变成绿色，河岸会变成石灰色，沙漠会变成黄褐色。
大多数变色龙有三层皮肤，有红、黄、蓝、黑四个细胞，所以理论上它可以改变所有颜色。
但是大部分变色龙只会本能的改变自己常见的颜色，到了不熟悉的区域就会改变，但是由于反应问题需要很长时间才能改变。
