Хамелеоны относятся к позвоночным, класс пресмыкающиеся, отряд чешуйчатых (Squamata), подотряд ящерицы (Sauria). Ящерицы появились в триасе, приблизительно 195 миллионов лет тому назад. Со временем внутри этого подотряда возникло семейство хамелеонов Chamaeleonidae, возраст которого составляет около 100 миллионов лет (меловой период). Область распространения хамелеонов ранее была значительно более обширной, так как даже в Баварии найдены их окаменевшие останки. В настоящее время на территории Европы хамелеоны встречаются только в Средиземноморье.
Хамелеоны в высшей степени многообразны. Наибольшие различия отмечаются между подсемействами. Chamaeleoninae чаще всего крупные животные (до 80 см в длину), обладающие богатой окраской. Brookesiinae, наоборот, чаще всего мелкие, одноцветные (серые или коричневые) животные. Наименьшим известным видом является Brookesia minima, максимальная длина животных этого вида составляет 34 мм.
Животные некоторых видов хамелеонов настолько отличаются по внешнему виду в зависимости от своего возраста и пола, что дилетанту очень сложно определить их вид. К наиболее заметным признакам относится голова животных. Есть виды с одним, двумя, тремя, четырьмя или шестью рогами. У других видов образовались похожие на рог наросты на морде, придающие животным весьма внушительный вид.
Длительное время ученые считали, что семейство Chamaeleonidae возникло на Мадагаскаре. В настоящее время доказано, что хамелеоны появились в Восточной Африке. Оттуда они распространились на всю Африку, средиземноморские области, Аравийский полуостров, Индию и Цейлон. Наиболее значимыми областями распространения хамелеонов являются Восточная и Западная Африка (Камерун) и Мадагаскар. На Мадагаскаре в настоящее время обитает большинство из приблизительно 130 видов Chamaeleoninae и приблизительно 35 видов Brookesiinae. Там они сумели достичь широкого видового разнообразия.
