Giữa biểu bì và chân bì của tắc kè hoa, có tế bào sắc tố phân tán, chịu sự khống chế của thần kinh và hoóc môn, thể hiện màu sắc đậm nhạt khác nhau.
Trong tế bào sắc tố đen có chứa nhân tế bào và những hạt nhỏ màu nâu đen. Hạt sắc tố có thể di chuyển trong tế bào, khi mở rộng ra thì da hiện rõ màu sắc khá sẫm. Tế bào sắc tố đen cũng có thể vận động vươn chân giả ra giống như côn trùng biến hình, khi chân giả co lại màu sắc cơ thể nhạt đi. Tế bào sắc tố trắng dưới sự chiếu rọi ánh sáng với cường độ khác nhau, trên da ánh lên màu xám nâu hoặc màu xanh xám. Tế bào sắc tố vàng có thể làm cho da biến thành màu vàng hay màu xanh lục. Sự giãn ra và co lại của tế bào sắc tố hồng có thể điều tiết được mức độ và sự phân bố của màu hồng.
Có người từng làm qua hàng loạt các cuộc thử nghiệm, khi tắc kè hoa bị chiếu dưới ánh sáng mạnh, màu sắc cơ thể rất nhạt, khi nó ở trong môi trường tối thì màu sắc cơ thể sẫm lại. Cũng có người cho rằng khi nhiệt độ tăng cao làm cho các sắc tố thu hẹp lại, màu da trở biến thành màu nhạt. Khi nhiệt độ hạ thấp, sắc tố da mở rộng ra, màu da thẫm lại, khi khô ráo màu da trở nên trắng bệch. Ngoài ra, bị sự ảnh hưởng của các chất hoá học cũng có thể làm cho động vật đổi màu.
