很多相似的物种分布在世界各地。一般认为，这是由于大陆的漂移和分裂造成的。大陆的运动产生了山脉和海洋，成为隔离同一物种的屏障。随着时间的推移，各地的同一物种分别演化成了不同的物种。此前，生物地理学认为，变色龙产生于冈瓦纳大陆。冈瓦纳大陆曾经是联合古陆的一部分，今天的南美、非洲、大洋洲、印度、马达加斯加和南极洲都是由冈瓦纳大陆分裂出去的。这种分裂导致了变色龙分布到世界各地。现在，变色龙主要分布在非洲大陆、马达加斯加岛、欧洲和印度次大陆等地。
在英国《自然》杂志上，一个美国研究小组报告了他们研究变色龙演化历史的最新成果。研究者使用解剖学和分子生物学的方法研究了世界各地的52种变色龙。结果发现，这些变色龙拥有一个共同的祖先，生活在距今大约2600万年前的马达加斯加岛上。这个结果与此前的理论产生了冲突，因为在距今大约1.65亿年前的时候，马达加斯加岛和印度一起从非洲分离出去，而美国研究小组的结论表明变色龙产生于马达加斯加岛从非洲分离出去之后。
科学家认为，尽管变色龙被认为不善于游泳，这个物种还是很可能从海路扩散到了世界各地。变色龙可能借助在海上漂浮的木头到达了其他的大陆，或者在变色龙产生的早期马达加斯加岛和大陆之间还有相连接的陆地时就“越洋”达到了世界各地。
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