Tắc kè hoa có nguồn gốc từ Châu Phi và Âu Á, và hầu hết các loài sống trên cây. Chúng sống trong nhiều môi trường sống khác nhau, bao gồm đồng cỏ, nhưng nhiều loài sống trong rừng nhiệt đới. Một nửa số loài tắc kè hoa đến từ Madagascar.
Tắc kè hoa thích nghi với cuộc sống trên cây, mặc dù một số loài sống trong lớp lá dọc theo tầng rừng hoặc trong sa mạc. Chúng có những bàn chân độc đáo có thể kẹp chặt các cành cây, và nhiều loài có những chiếc đuôi từ trước tạo ra bề mặt nắm thứ năm. Hầu hết các loài đến từ châu Phi cận Sahara, nhưng môi trường sống tự nhiên của cái gọi là tắc kè hoa phổ biến nằm ở xa về phía bắc như Tây Ban Nha và xa về phía tây như Trung Đông. Một số loài sống ở Nam Á và Đông Ấn. Tắc kè hoa cũng cư trú như một loài xâm lấn ở Hawaii, California và Florida.
