很多相似的物種分布在世界各地。一般認為，這是由於大陸的漂移和分裂造成的。大陸的運動產生了山脈和海洋，成為隔離同一物種的屏障。隨著時間的推移，各地的同一物種分別演化成了不同的物種。此前，生物地理學認為，變色龍產生於岡瓦納大陸。岡瓦納大陸曾經是聯合古陸的一部分，今天的南美、非洲、大洋洲、印度、馬達加斯加和南極洲都是由岡瓦納大陸分裂出去的。這種分裂導致了變色龍分布到世界各地。現在，變色龍主要分布在非洲大陸、馬達加斯加島、歐洲和印度次大陸等地。
在英國《自然》雜誌上，一個美國研究小組報告了他們研究變色龍演化歷史的最新成果。研究者使用解剖學和分子生物學的方法研究了世界各地的52種變色龍。結果發現，這些變色龍擁有一個共同的祖先，生活在距今大約2600萬年前的馬達加斯加島上。這個結果與此前的理論產生了衝突，因為在距今大約1.65億年前的時候，馬達加斯加島和印度一起從非洲分離出去，而美國研究小組的結論表明變色龍產生於馬達加斯加島從非洲分離出去之後。
科學家認為，儘管變色龍被認為不善於游泳，這個物種還是很可能從海路擴散到了世界各地。變色龍可能藉助在海上漂浮的木頭到達了其他的大陸，或者在變色龍產生的早期馬達加斯加島和大陸之間還有相連線的陸地時就“越洋”達到了世界各地。
