Els camaleons varien granment en grandària, des dels petits camaleons de la família Brookesia els quals tenen des 2,9 cm de llarg Brookesia micra, fins als grans de 80 cm Calumna parsonii. L'espècie més petita viu a l'illa de Nosy-bé a Madagascar és Brookesia minima i en la seva fase adulta difícilment supera el centímetre i mig. Molts d'ells tenen adornaments al cap o a la cara com protuberàncies nasals i fins i tot banyes com en el cas de Chamaeleo jacksonii o llargues crestes a la part superior del cap com Chamaeleo calyptratus. Moltes espècies presenten dimorfisme sexual i els mascles solen estar més adornats que els seus parells femenines.
Les característiques principals que són compartides per tota la família són l'estructura de les potes, els ulls, la falta d'oïda i la llengua. Encara que no tinguin oïda externa són capaços de detectar vibracions i sons de baixa freqüència, d'uns 200Hz.
La família té cada pota divideixi en dos "dits" principals amb un suau recobriment al centre. Aquests dits estan equipats amb fortes urpes que li donen tracció per grimpar en troncs i branques. Una cosa interessant en els camaleons és que ells tenen dues arpes en la part exterior i tres a la part interior en les potes davanteres. En canvi, en les potes posteriors la disposició dels dits és contrària a la de les potes davanteres.