变色龙之所以会变色，取决于它皮肤的三层色素细胞，与其他的爬行动物不同的是，变色龙身体颜色的转变取决于皮肤表层内的色素细胞，在这些色素细胞中充满着不同颜色的色素。
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。
变色龙改变体色的目的更多地是为了交流，并不只是单纯的为了进行伪装。
变色龙通过变成绿色、蓝色、黄色、红色、棕色、白色或黑色，彼此进行互动交流。与人们的普遍观点相反，变色龙并不只是简单地根据周围环境改变颜色，而是通过身体的颜色展现它们的心情和状态。
变色龙会根据周围的温度，紫外线的强弱来改变肤色，这些变化预示着它们所处的环境的温度变化。
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