Les caméléons sont en grande partie carnivores, mangeant un régime alimentaire varié d'insectes, bien que certains plus gros caméléons mangent des oiseaux et des lézards. Les caméléons apprécient les insectes comme les grillons, les sauterelles, les criquets et les phasmes. Certains caméléons, en particulier le caméléon voilé, mangent également une petite quantité de plantes et de fleurs.
Le caméléon dépend de sa longue langue collante pour attraper ses proies. Lorsqu'un caméléon repère un insecte, il sort rapidement sa langue. Lorsque sa langue frappe l'insecte, elle crée une succion qui permet au caméléon de tirer l'insecte dans sa bouche.
Comme le caméléon se déplace lentement, il utilise ses yeux pour repérer ses proies. Ce qui est unique avec les yeux d'un caméléon, c'est que chaque œil peut regarder dans une direction différente en même temps. Cela permet à un caméléon de mieux repérer sa proie, ce qui lui permet de diriger l'attention des deux yeux sur la proie avant de tenter de l'attraper.