Camaleões são bem conhecidos pela maioria das pessoas, facilmente reconhecíveis pela sua forma corporal, olhos que se movem independentemente, mãos e pés semelhantes a patas, e capacidade de mudar de cor rapidamente. A maioria dos pesquisadores identifica duas subfamílias de camaleões, contendo 4-6 gêneros, e mais de 150 espécies. Os camaleões experimentaram duas radiações distintas em Madagáscar e em África. Algumas espécies também são encontradas no sul da Espanha, Península Arábica, Índia e Sri Lanka.
Camaleões não podem ser confundidos com quaisquer outros lagartos. Características facilmente reconhecíveis incluem seus pés de zigodáctilo diagnósticos, nos quais dígitos adjacentes são fundidos em cada mão e pé, formando almofadas de agarrar oponíveis, e a presença de cascos, chifres e cristas nas cabeças da maioria das espécies. Eles mudam de cor fácil e rapidamente, e seus olhos, que estão em cones salientes, podem se mover independentemente um do outro. As espécies arborícolas têm caudas preênsil, e a maioria das espécies têm corpos lateralmente achatados. Entre as muitas sinapomorfias deste grupo estão as línguas extremamente extensas (devido a modificações do aparelho hióide), o não encontro do pterigóides com o quadrado, a redução do número de costelas esternais, a perda da prega gular e dos poros femorais, e a condição V da via do nervo ulnar. Como as agamídeas, mas ao contrário de outros iguanos, os camaleões têm dentes de acrodonte. Os camaleões variam em tamanho desde pequenos Brookesia (2,5 cm) a algumas espécies de Chamaeleo muito grandes (até 68 cm de comprimento total).
Camaleões são diurnos e principalmente insectívoros, embora aves tenham sido registradas nas dietas de algumas espécies maiores. Eles podem estender a língua quase todo o comprimento do corpo, tornando o seu comportamento de caça uma exibição impressionante. Os camaleões exibem uma locomoção distinta, na qual lentamente balançam para trás e para a frente entre cada passo dado. A maioria das espécies são ovíparas. Em algumas espécies (ex. Furcifer pardalis), as fêmeas cavam buracos em solos arenosos nos quais depositam os seus ovos fertilizados, cobrindo depois os seus rastos, presumivelmente para confundir os predadores dos ovos. Várias das espécies maiores mostram um dimorfismo sexual distinto, com machos com maior tamanho corporal e chifres e cascos elaborados, com os quais lutam. Os camaleões não são animais sociais, e quando dois animais têm contacto visual, podem mudar de cor em segundos. Dependendo da espécie, a coloração brilhante pode ser restrita aos machos, encontrados em ambos os sexos, exibidos apenas durante a época de reprodução, ou exibidos em encontros agressivos. As exposições dos machos também podem incluir a sacudidela da cabeça, a propagação dos lobos occipitais (se presentes), e a extensão do saco gular. O dimorfismo sexual nos camaleões anões (Brookesia em Madagáscar, Rhampholeon em África) tende a correr na direcção oposta, sendo as fêmeas o sexo maior. Os camaleões são extremamente populares no comércio de animais de estimação. Em pelo menos parte do seu alcance (ex. Madagascar), as pessoas locais têm bastante medo deles.
Chamaeleonids são inequivocamente colocados na Iguania, um grupo que é irmão de todos os outros squamates (lagartos e cobras). Dentro da Iguania, no entanto, os relacionamentos estão em disputa. Frost e Etheridge (1989) recentemente dividiram a grande família Iguanidae em oito famílias (incluindo Iguanidae sensu stricto). A maioria dos pesquisadores concorda que as únicas famílias iguanas que não eram anteriormente membros de Iguanidae — Chamaeleonidae e Agamidae — formam o grupo monofilético Acrodonta, que é irmã das demais famílias (equivalente a Iguanidae sensu lato). A monofila de Chamaeleonidae nunca foi posta em questão. A análise de Frost e Etheridge (1989) encontrou Agamidae parafilética em relação a Chamaeleonidae, no entanto, e eles argumentam que as duas subfamílias de Agamid deveriam ser incluídas dentro de uma Chamaeleonidae maior. Apesar disso, a literatura persiste em refletir os agrupamentos tradicionais. Dentro de Chamaeleonidae, duas hipóteses de relação incluem Brookesia irmã para os camaleões restantes, e Brookesia + Rhampholeon irmã para os restantes taxa.
Fóssil Chamaeleo são conhecidos do Mioceno na Europa.
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