Reptil de cuerpo arqueado y muy comprimido lateralmente. Las extremidades son largas y delgadas, la cola prensil y por regla general algo menor que el resto del cuerpo, color de fondo inusitadamente variable (tiene la facultad de poder variarlo a voluntad). Cabeza muy dura y de forma puntiaguda por la parte posterior. Ojos prominentes, lengua muy larga, capaz de ser proyectada a gran distancia, mientras que en reposo permanece replegada en la parte inferior de la boca.
Aunque las tallas máximas normales son de entre 190 y 250 mm. de longitud total, el autor ha encontrado en la naturaleza ejemplares que alcanzaban e incluso sobrepasaban los 300 mm. En todos los casos en que la cola permanecía intacta, cosa muy común en la especie, ésta ocupa entre un 44, 62 y un 51, 72 %, mientras que en los recién nacidos ocupa entre el 46,91 y el 49,31%.
La cabeza está bien diferenciada del cuerpo, es muy dura y puntiaguda. Los ojos son muy prominentes, se alojan a ambos lados de la cabeza y con ellos son capaces de mirar a diferentes lugares a la vez (visión estereoscópica). La lengua se encuentra replegada en una cavidad que posee a modo de bolsa en la parte inferior de la boca y puede ser proyectada con gran precisión y a una velocidad vertiginosa a una distancia tan larga como la longitud total del individuo; con ella atrapa a sus presas, gracias al extremo anterior mazudo y pegajoso. No existe oído externo y los orificios nasales son de pequeño tamaño.
El color de fondo es exageradamente variable y lo pueden cambiar a voluntad; de tal forma, se dan individuos de color verde, amarillento, pardo, e incluso azulado o exageradamente negro. Junto al color imperante, siempre aparecen una serie de ocelos o máculas, unas de color blanquecino y otras de tonos más oscuros. En todos los casos, las variaciones del color son fiel testigo del estado anímico, de factores ambientales, e incluso del rango que ocupa cada individuo con respecto a sus congéneres; dichos cambios se llevan a cabo gracias a unas células que poseen en la piel denominadas cromatóforos.
Las extremidades son largas y delgadas, terminadas en poderosas manos a modo de garras que usa a modo de pinzas para asirse a las ramas y trepar. Los dedos se oponen tres a dos según el sentido de la marcha; es decir, los miembros delanteros presentan interiormente tres dedos, mientras que los traseros presentan sólo dos. 
No se desprenden de la cola en caso de peligro como ocurre en el caso de las lagartijas y lagartos y si por cualquier circunstancia resultara amputada no le volvería a salir. La usa como si de un quinto miembro se tratara para desplazarse por árboles y arbustos , siendo capaz de mantenerse asido tan sólo por ella; mientras que cuando está en reposo, la mantiene a menudo enrollada en espiral.
En los machos, la prominencia posterior de la cabeza (yelmo) está más patente, a la vez que la cola es más larga; mientras que las hembras son las que alcanzan las tallas mayores y son mucho más robustas. Tras la fecundación, estas presentan un característico diseño que consiste en un moteado amarillo sobre fondo azul o negro, del que se vale para advertir a los machos de su estado.
La época de celo se extiende desde Julio hasta Septiembre, tornandose durante este tiempo exageradamente agresivos los machos para con sus congéneres, especialmente a la hora de cortejar a las hembras. Para la cópula mantienen inmóvil a la hembra merced a un incruento mordisco en el dorso o en el vientre. Para la puesta escogen un lugar húmedo, resguardado y soleado, normalmente bajo o entre las raíces de arbustos, plantas o pequeños árboles, bajo los cuales excava un agujero inclinado de hasta 510 mm. de profundidad con ayuda de sus extremidades (observaciones efectuadas en el litoral de Huelva). Como quiera que esta tarea es muy penosa debido a la forma de las extremidades, normalmente pasa la noche dentro del agujero, de manera que al amanecer la puesta se ha producido y todo ha quedado perfectamente disimulado.
Puestas obtenidas y observadas en cautividad, semicautividad y en la naturaleza (cosa que ocurre generalmente del 15 de Septiembre al 15 de Octubre), dieron como resultado un número de huevos que oscila entre 6 y 24. Estos son blancos, gomosos, algo elípticos y rara vez quedan adheridos unos a otros. Las medidas oscilan entre 16,8 x 10,8 y 18,6 x 11´7 mm; tras un tiempo de incubación que oscila entre 258 y 366 días, eclosionan los jóvenes camaleones que miden entre 56 y 67 mm de longitud total.
Es un reptil de costumbres totalmente diurnas y arborícolas, de movimientos lentos y acompasados, solitario y muy territorial. Las raras veces que se desplaza por el suelo, lo hace de forma muy lenta y con la cola levantada. Alimentación eminentemente insectívora. Captura toda clase de insectos que le quepan en la boca, a excepción de los de caparazón más duro. Los grandes ejemplares pueden capturar jóvenes lagartijas e incluso pollos recién nacidos de determinadas aves. Gusta vivir en las dunas costeras y demás lugares secos cercanos al mar, siempre trepando por retamas, pinos, sabinas, enebros, eucaliptos y árboles de cultivo en general. En la Península Ibérica está presente desde el nivel del mar hasta los 900 metros de altitud en la Axarquía Malagueña.
Aunque han sido observados ejemplares en lugares tan dispares como Aracena (Huelva), Córdoba, o alrededores de Sevilla, como consecuencia de la captura en su hábitat y posterior suelta o evasión de su encierro en los lugares antes citados, el camaleón presenta cuatro núcleos poblaciones en la Península Ibérica: Algarve portugués, la mayor parte de la costa onubense, la costa atlántica de Cádiz y la Costa del Sol y Axarquía malagueña.
Gracias al poder colonizador de la especie y a la trascolación de ejemplares con motivo de las capturas, hoy día se pueden encontrar poblaciones más o menos estables en determinados puntos del sur de Cádiz, costa de Granada y en el sur y este de Almería.
Los principales enemigos del camaleón son : la predación de la que es objeto por parte de determinadas aves y roedores, la perdida de hábitats como consecuencia de la implantación de mastodónticas urbanizaciones en aquellas zonas en las que este animal siempre ha estado presente, y los atropellos durante la reproducción, ya que el momento de máxima actividad de la especie coincide con un incremento del trafico rodado con ocasión de la época veraniega.
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