變色龍能夠變色的原因在於它們的皮膚中含有特殊的色素細胞。這些色素細胞分爲三層，每層含有不同顏色的色素。最深的一層含有黑色素，可以與上一層細胞相互交融；中間層主要調控暗藍色素；最外層細胞則包含黃色素和紅色素。這些色素細胞在神經的刺激下可以相互交融變換，從而實現變色的效果。
除了通過色素細胞的交融變換來改變體色，變色龍的外層皮膚是透明的，下面有三層不同的皮膚細胞，內含色素體。第一層包含紅、黃色素；第二層通過guanophores控制藍色；第三層包含黑色素。變色龍的表皮細胞會根據外界光線和溫度的變化以及體內化學反應進行擴張和收縮，從而改變體色。
變色龍變色的目的不僅是爲了僞裝以捕捉食物或保護自己，還包括交流。它們通過改變體色來展示心情和態度，例如表達交配的意願。此外，變色龍的顏色變化還受到溫度、心情和紫外線的影響，這些變化在預示它們的社交活動和活躍程度方面扮演着重要角色。