Хамелеоны живут в Африке, на Мадагаскаре, в Европе, Азии, Индии и Шри-Ланке. Известно более 100 видов хамелеонов. Они встречаются в различных климатических зонах: джунглях, саваннах, и, гораздо реже, в степях и полупустынях.
Внешне хамелеоны отличаются от всех остальных ящериц: их тело в той или иной степени сплющено с боков, а на спине имеется гребень из чешуй или кожи. У некоторых есть гребень вдоль живота. С обеих сторон головы над глазами есть два гребня, и еще один можно зачастую увидеть на затылке, по форме он напоминает шлем. У некоторых хамелеонов кожа образует складки, например, у лопастеносного хамелеона (Chamaeleo dilepis). Самцы часто имеют плотный вырост на конце морды, который может формировать длинные рога с костным остовом, как у четырехрогого хамелеона (Chameleo quadricornus).
Яркой чертой хамелеонов являются большие глаза, расположенные по бокам головы. Верхнее и нижнее веки срастаются таким образом, что непокрытым остается только зрачок. Глаза двигаются независимо друг от друга, что встречается у некоторых других ящериц, но для хамелеонов является определяющей характеристикой. Таким образом, они способны наблюдать за происходящим вокруг с двух разных точек зрения, не поворачивая головы. Во время охоты оба глаза фокусируются на добыче, пусть даже и на короткое время. Используя свой чрезвычайно длинный язык, хамелеон способен в мгновение ока захватить жертву, что компенсирует его медлительность в передвижении. У покоящегося животного язык находится в пищеводе в свернутом в трубочку состоянии. Язык заканчивается булавообразным утолщением, что позволяет хамелеону крепко удерживать добычу. Кроме того, кончик языка смачивается секретом желез, расположенных на нижней челюсти, который делает его чрезвычайно липким.

Известной характеристикой хамелеонов является их способность менять цвет в соответствии с физическим и психическим состоянием животного. Хамелеон способен окрасить свое тело в цвет окружающей среды с невероятной скоростью. В покое эти ящерицы гораздо менее яркие, чем в состоянии возбуждения. Во время драк между самцами способность менять цвет играет существенную роль. Фоторецепторы кожи хамелеона позволяют ему менять цвет только одной части тела — той, на которую падает свет. Цвет кожи хамелеона также сильно зависит от температуры окружающей среды.

Таким образом, классификация хамелеонов на основе цвета невозможна. Klaver и Bohme (1986) изучили строение гемипенисов и легких хамелеонов, разделив последних на две группы:
земляные хамелеоны и брукезии (Brookesiinae)
настоящие хамелеоны (Chamaeleoninae)

Настоящие хамелеоны предпочитают солнце, в то время как брукезии избегают его. Настоящие хамелеоны проводят часы на ветвях деревьев, сидя неподвижно в ожидании жертвы и спускаясь на землю только на время периода размножения.

Пальцы этих ящериц срастаются, образуя прекрасные приспособления для лазания по ветвям. На внутренней их поверхности имеются щетинки, увеличивающие цепкость. Такие же щетинки есть на внутренней поверхности хвоста.
Хамелеоны поедают все виды насекомых, а некоторые — также и мелких позвоночных.

Встречаясь, два самца интенсивно покачивают головами и поворачиваются друг к другу боками. Иногда они также делают глубокий вдох, чтобы увеличить размер тела и еще более смутить противника. Подобное поведение характерно для хамелеонов и в случае опасности. Укус этих ящериц довольно болезненный.

В схватках самцов побежденный окрашивается в темный, иногда черный, цвет и удаляется с поля боя. Если сталкиваются слабый и сильный самец, первый старается утихомирить второго, делая трясущиеся движения телом и меняя цвет. Аналогично поступают самки, не готовые к спариванию.
Большинство видов откладывают яйца. Живородящи только обитатели холодных горных областей.