变色龙皮肤里有三层色素细胞，最深的一层是由承载黑素细胞构成的，其中细胞带有的黑色素可与上一层细胞相互交融，中间层是由鸟嘌呤细胞构成，它主要调控暗蓝色素，最外层细胞则主要是黄色素和红色素。
当变色龙的眼睛感觉到外界颜色发生变化时，这种信息会促使皮肤的色素细胞发生变化从而变色，变色龙皮肤里的每个细胞中，都有着四种色素：红、黄、储(即棕色)、绿。这四种色素，都会一忽儿扩张，一忽儿收缩。
比如，绿色素一受到草绿色的刺激，就立刻像树枝一样伸张开来，布满了整个细胞，同时，其余三种色素就收缩成为微细的个点。这时候，细胞就变成了绿色。
如果变色龙跳到红色的花丛里，那么红色素受到刺激，就会立刻伸展开来布满整个细胞，其余的三种色素又同时收缩成为微点，细胞就又变成了红色。
变色龙的皮肤是由无数细胞组成的，每个细胞都会发生变化，变色龙自然就变了颜色。