Pleoapele superioare și inferioare ale cameleonului sunt unite, având doar o mică deschizătură suficient de mare pentru pupilă. Fiecare ochi se poate roti și focaliza independent, permițând cameleonului să observe simultan două obiecte diferite. Acest lucru le oferă un câmp vizual complet de 360 de grade în jurul corpului. Prada este localizată folosind percepția monoculară a adâncimii, nu stereoscopia.^[17] Cameleonii au cea mai mare putere de mărire a imaginii (raportată la dimensiune) dintre toate vertebratele, cu cea mai mare densitate de conuri în retină.^[18]

Asemenea șerpilor, cameleonii nu au ureche externă sau medie, așa că nu au nici orificiu auditiv, nici timpan. Cu toate acestea, cameleonii nu sunt surzi: ei pot detecta frecvențe sonore în intervalul 200–600 Hz.^[19]

Cameleonii pot vedea atât în lumina vizibilă, cât și în cea ultravioletă.^[20] Cameleonii expuși la lumina ultravioletă manifestă un comportament social și niveluri de activitate crescute, fiind mai înclinați să se încălzească la soare, să se hrănească și să se reproducă, deoarece aceasta are un efect pozitiv asupra glandei pineale.

Unele specii de cameleoni sunt capabile să-și schimbe culoarea pielii. Acestea pot varia culoarea și modelul prin combinații de roz, albastru, roșu, oranj, verde, maro, galben, turcoaz și violet.^[21] Pielea cameleonului are un strat superficial care conține pigmenți, iar sub acest strat se află celule cu cristale de guanină foarte mici (la scară nanometrică). Cameleonii își schimbă culoarea prin „reglarea activă a răspunsului fotonic al unei rețele de nanocristale de guanină din s-iridofori”.^[22] Această reglare, printr-un mecanism molecular necunoscut, modifică lungimea de undă a luminii reflectate de cristale, ceea ce schimbă culoarea pielii. Procesul a fost reprodus ex vivo prin modificarea osmolarității unor bucăți de piele albă.^[22]

Schimbarea culorii la cameleoni are roluri de camuflaj, dar cel mai frecvent este folosită pentru semnalizare socială și ca reacție la temperatură și la alte condiții. Importanța relativă a acestor funcții variază în funcție de circumstanțe, precum și de specie. Schimbarea culorii semnalează celorlalți cameleoni starea fiziologică și intențiile unui individ.^[23][24] Deoarece cameleonii sunt ectotermi, un alt motiv pentru care își schimbă culoarea este acela de a-și regla temperatura corpului, fie adoptând o culoare mai închisă pentru a absorbi lumina și căldura, fie adoptând o culoare mai deschisă pentru a le reflecta, stabilizându-și astfel temperatura corpului.^[25][26] Cameleonii tind să afișeze culori mai strălucitoare atunci când manifestă agresivitate față de alți cameleoni,^[27] și culori mai închise atunci când se supun sau „renunță”.^[28]

Unele specii, precum cameleonul pitic al lui Smith (Bradypodion taeniabronchum) și câteva alte specii din genul Bradypodion, își adaptează culorile pentru camuflaj în funcție de văzul speciilor specifice de prădători (de exemplu, păsări sau șerpi).^[29][30] În populația hawaiiană introdusă de cameleoni ai lui Jackson (Trioceros jacksonii), schimbările de culoare distinctive folosite pentru comunicare între cameleoni au crescut, în timp ce schimbările de culoare de camuflaj împotriva prădătorilor au scăzut, în comparație cu populația nativă din Kenya.^[31]

Cameleonii se hrănesc, în general, cu insecte, dar speciile mai mari, precum cameleonul comun, pot consuma și alte șopârle și pui de păsări.^[33] Diversitatea dietei lor poate fi ilustrată prin următoarele exemple:

• Cameleonul cu coif din Arabia este insectivor, dar mănâncă frunze atunci când nu sunt disponibile alte surse de apă. Poate fi întreținut cu o dietă bazată pe greieri.^[34] Acesta poate mânca între 15 și 50 de greieri mari pe zi.

• Cameleonul lui Jackson din Kenya și nordul Tanzaniei mănâncă o mare varietate de animale mici, inclusiv furnici, fluturi, omizi, melci, viermi, șopârle, gecko, amfibieni și alți cameleoni, precum și materie vegetală, cum ar fi frunze, lăstari tineri și fructe de pădure.

• Cameleonul comun din Europa, Africa de Nord și Orientul Apropiat se hrănește în principal cu viespi și mantide; astfel de artropode constituie peste trei sferturi din dieta sa.^[33]

• Unii cameleoni, precum cameleonul panteră din Madagascar, își reglează nivelul de vitamina D3, pentru care dieta lor bazată pe insecte este o sursă săracă, expunându-se la lumina soarelui, deoarece radiațiile UV cresc producția internă.^[35]

Majoritatea cameleonilor sunt ovipari, dar toate speciile din genul Bradypodion și multe specii din genul Trioceros sunt ovovivipare.^[36]

Speciile ovipare depun ouă la trei până la șase săptămâni după împerechere. Femela va săpa o groapă cu o adâncime de 10–30 cm, și își va depune ouăle. Mărimea pontei variază foarte mult în funcție de specie. Speciile mici de Brookesia pot depune doar două până la patru ouă, în timp ce cameleonii cu coif (Chamaeleo calyptratus) sunt cunoscuți pentru că depun între 20 și 200 de ouă. Dimensiunile cuiburilor pot varia, de asemenea, foarte mult în cadrul aceleiași specii. Ouăle eclozează, în general, după patru până la 12 luni. Ouăle cameleonului lui Parson (Calumma parsoni) au nevoie, de obicei, de 400 până la 660 de zile pentru a ecloza.^[37]

Cameleonii depun ouă cu coajă elastică, care sunt influențate de caracteristicile mediului în timpul incubației. Masa ouălor este cel mai important factor în diferențierea supraviețuitorilor cameleonilor în timpul incubației. Creșterea masei ouălor va depinde de temperatură și de potențialul hidric.^[38]

Speciile ovovivipare, precum cameleonul lui Jackson (Trioceros jacksonii), au o perioadă de gestație de cinci până la șapte luni. Fiecare pui de cameleon se naște în interiorul membranei transparente și lipicioase a sacului vitelin. Mama presează fiecare ou pe o ramură, unde acesta se lipește. Membrana se sparge, iar cameleonul proaspăt eclozat se eliberează și se cațără pentru a vâna singur și a se ascunde de prădători. Femela poate avea până la 30 de pui vii dintr-o singură gestație.^[39]

Aristotel (sec. IV î.Hr.) descrie cameleonii în lucrarea sa Istoria animalelor.^[40] Pliniu cel Bătrân (sec. I d.Hr.) menționează, de asemenea, cameleonii în Naturalis Historia,^[41] subliniind capacitatea lor de a-și schimba culoarea pentru a se camufla.

Cameleonul a fost prezentat în Historia animalium (1563) a lui Conrad Gessner, copiată din De aquatilibus (1553) de Pierre Belon.^[42]

În piesa Hamlet a lui William Shakespeare, prințul cu același nume spune: „Minunat, pre legea mea, pe placul cameleonului. Mănânc aer, mă îndop cu făgăduințe.” Acesta se referă la credința elisabetană că aceste reptile trăiau doar cu aer.

Cameleonii sunt reptile de companie foarte apreciate, importate în mare parte din țări africane precum Madagascar, Tanzania și Togo.^[43] Cele mai comune în comerț sunt cameleonul de Senegal (Chamaeleo senegalensis), cameleonul cu coif (Chamaeleo calyptratus), cameleonul panteră (Furcifer pardalis) și cameleonul lui Jackson (Trioceros jacksonii). Alți cameleoni întâlniți în captivitate (deși sporadic) includ specii precum Furcifer lateralis, cameleonul lui Meller (Trioceros melleri), cameleonul lui Parson (Calumma parsonii) și mai multe specii de cameleoni pigmei, în mare parte din genurile Brookesia, Rhampholeon sau Rieppeleon. Acestea se numără printre cele mai sensibile reptile pe care le poate deține cineva, necesitând atenție și îngrijire specializate.

Statele Unite sunt principalul importator de cameleoni încă de la începutul anilor 1980, reprezentând 69% din exporturile de reptile din Africa.^[43] Cu toate acestea, s-au înregistrat scăderi semnificative ca urmare a înăspririi reglementărilor menite să protejeze speciile împotriva capturării din sălbăticie, și a faptului că multe dintre acestea au devenit invazive în zone precum Florida.^[43]