เป็นกิ้งก่าที่มีรยางค์ขาและมีลักษณะจำเพาะคือ ลำตัวแบนข้างมาก หางมีกล้ามเนื้อเจริญและใช้ยึดพันกิ่งไม้ได้ บนหัวและด้านหลังของคอมีสันเจริญขึ้นมาปกคลุม นิ้วเท้าแยกจากกันเป็นสองกลุ่ม คือ 2 นิ้วกับ 3 นิ้ว และอยู่ตรงกันข้ามกัน โดยนิ้วเท้าของขาหน้าเป็นกลุ่มของนิ้วที่ 1, 2 และ 3 และกลุ่มของนิ้วที่ 4 และ 5 ส่วนนิ้วเท้าของขาหลังเป็นกลุ่มของนิ้วที่ 1 และ 2 และกลุ่มของนิ้วที่ 3, 4 และ 5 ซึ่งเป็นการปรับปรุงเพื่ออาศัยบนต้นไม้โดยใช้ยึดติดกับกิ่งไม้

นอกจากนี้แล้วยังสามารถยืดลิ้นออกจากปากได้ยาวมาก เนื่องจากกระดูกการปรับปรุงโครงสร้างของกระดูกฮัยออยด์ ตามีลักษณะโปนขึ้นมาทางด้านบนของหัวและแต่ละข้างเคลื่อนไหวเป็นอิสระจากกัน สามารถใช้ดวงตาเพียงข้างเดียวคำนวณระยะทางได้ถูกต้องแม่นยำ ซึ่งต่างจากสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นอื่นที่ต้องใช้ตาทั้งสองข้างถึงจะคำนวณระยะทางได้ แต่ทว่ากิ้งก่าคาเมเลี่ยนไม่สามารถที่จะมองเห็นภาพในตำแหน่งหลังหัวได้[1] เปลือกตามีแผ่นหนังปกคลุม เกล็ดปกคลุมลำตัวมีขนาดเล็กและเรียงตัวต่อเนื่องกัน ไม่มีกระดูกในชั้นหนัง กระดูกหัวไหล่ไม่มีกระดูกอินเตอร์คลาวิเคิลและไม่มีกระดูกไหปลาร้า บางชนิดมีหางสั้นและบางชนิดมีหางยาว พื้นผิวด้านบนของลิ้นมีตุ่ม ฟันที่ขากรรไกรเกาะติดกับพื้นผิวกระดูกโดยตรง กระดูกพเทอรีกอยด์ไม่มีฟัน อีกทั้งยังถือว่าเป็นกิ้งก่าที่สามารถเปลี่ยนสีได้อย่างรวดเร็วอีกด้วย เพื่อใช้ในการพรางตัว กิ้งก่าคาเมเลี่ยนหากินและใช้ชีวิตในเวลากลางวัน ขณะที่กลางคืนจะเป็นเวลาพักผ่อน เซลล์เม็ดสีก็จะพักการทำงานด้วย ดังนั้นในเวลากลางคืน สีต่าง ๆ ของกิ้งก่าคาเมเลี่ยนจะซีดลง บางชนิด บางตัวอาจจะซีดเป็นสีขาวทั้งตัวเลยก็มี[1]

มีความแตกต่างกันของขนาดลำตัวมาก โดยสกุลที่มีขนาดเล็กที่สุด คือ Brookesia และ Rhampholeon มีความยาวของลำตัว 2.5-5.5 เซนติเมตร และสกุล Chamaeleo มีขนาดลำตัวใหญ่ที่สุดโดยมีความยาวของลำตัว 7–63 เซนติเมตร ทุกสกุลทุกชนิดมีสีสันลำตัวสดใสสวยงามทั้ง เหลือง, เขียว, ฟ้า หรือแดง ยกเส้นสกุล Brookesia ที่มีสีลำตัวคล้ำ อาศัยอยู่ในพื้นที่ป่าและส่วนมากอาศัยและหากินบนต้นไม้ แต่ในสกุล Brookesia มีหางสั้นจะอาศัยบนพื้นดิน ออกหากินในเวลากลางวันและกินแมลงเป็นอาหารหลัก แต่ก็สามารถกินนกได้ โดยพบเป็นซากในกระเพาะของชนิดที่มีขนาดใหญ่ คือ Trioceros melleri และ Chamaeleo oustaleti เป็นต้น ขยายพันธุ์โดนการวางไข่ แต่สกุล Bradypodion และบางชนิดในสกุล Chamaeleo ตกลูกเป็นตัว จำนวนไข่และจำนวนลูกสัมพันธ์กับขนาดตัว

กิ้งก่าคาเมเลี่ยนมีทั้งหมดด้วยกันประมาณ 140–150 ชนิด แพร่กระจายพันธุ์ในทวีปแอฟริกา บนเกาะมาดากัสการ์ (โดยเฉพาะบนเกาะมาดากัสการ์จะพบได้ประมาณครึ่งหนึ่ง)[1] และบางพื้นที่ในอินเดีย และภาคพื้นอาหรับ รวมทั้งยุโรปตอนใต้ คือ สเปน และโปรตุเกส โดยเป็นกิ้งก่าที่นิยมเลี้ยงกันเป็นสัตว์เลี้ยง [2]