Tắc kè hoa phần lớn ăn thịt, ăn nhiều côn trùng, mặc dù một số tắc kè hoa lớn hơn sẽ ăn chim và thằn lằn. Tắc kè hoa thích ăn côn trùng như dế, châu chấu, cào cào và bọ gậy. Một số loài tắc kè hoa, đặc biệt là tắc kè hoa có khăn che mặt, cũng ăn một lượng nhỏ thực vật và hoa.
Tắc kè hoa phụ thuộc vào chiếc lưỡi dài và dính của nó để bắt mồi. Khi tắc kè hoa phát hiện ra côn trùng, nó sẽ nhanh chóng thè lưỡi ra. Khi lưỡi chạm vào côn trùng, nó sẽ tạo ra lực hút cho phép tắc kè hoa kéo côn trùng vào miệng.
Vì tắc kè hoa di chuyển chậm nên nó dùng mắt để phát hiện con mồi. Điểm độc đáo ở đôi mắt của tắc kè hoa là mỗi mắt có thể nhìn về một hướng khác nhau cùng một lúc. Điều này cho phép tắc kè hoa phát hiện con mồi tốt hơn, tại thời điểm đó, nó có thể hướng sự chú ý của cả hai mắt vào con mồi trước khi cố gắng bắt nó.
