Bukalemunların evrimsel geçmişine ait birçok veriye sahip olsak da, bu ilgi çekici türlerin evrimiyle ilgili bazı gizemler sürüyor. Örneğin, bukalemunların bilinen en eski atası, günümüzden 60 milyon yıl kadar önce yaşamış Anqingosaurus brevicephalus isimli bir tür. Ancak evrimsel süreçte, değişimlerini net olarak görebildiğimiz diğer türler arasında 23-13 milyon yıl önce yaşamış Chamaeleo caroliquarti ve günümüzden 13-5 milyon yıl önce yaşamış Chamaeleo intermedius bunlardan sadece bazıları. Ayrıca yapılan genetik çalışmalar, bukalemunların yaklaşık 100 milyon yıl öncesinde iguanamsılar ve agamidlerden ayrılmış bir grup olduklarını da gösteriyor ve agamidlere daha yakın olduklarını biliyoruz.
Ancak sürüngenlerin büyük bir kısmının en temel özelliklerinden biri olan yumurtayla üreme, bu grubun bazı türlerinde (örneğin görseldeki Jackson Bukalemunu'nda) geçerli değil. Bu sürüngenler, tıpkı memeliler gibi doğuruyorlar!