变色龙的皮下有三种色素分别是绿色、蓝色和灰色。其中，绿色和蓝色的色素细胞呈长纺锤形，广泛分布于皮下组织并垂直于皮肤表面；灰色的色素细胞处在绿色和蓝色的色素细胞之下，平行于皮肤表面分布。

变色龙变色的原理就在于绿色和蓝色色素细胞位置的变化。当绿色色素细胞的中部膨胀时，皮肤表面就会呈现更多的绿色；当蓝色色素细胞中部膨胀时，皮肤就呈现更多的蓝色；当绿色和蓝色的色素细胞都收缩时，皮肤就失去了绿色和蓝色，露出了皮下底部的灰色色素细胞而呈现灰色。