Camaleones conta a história de Valentina (Belinda), uma jovem de vinte anos que é órfã; ela escapou do orfanato onde vivia, para fugir com seu namorado Pedro (José Luis Reséndez) tendo que roubar para sobreviver, mas ele foi preso e ela tem que roubar para poder salvar a vida, e junto a Sebastián (Alfonso Herrera), um professor da escola que é também um ladrão e está em busca de justiça, tem que cumprir as missões que lhe manda a mafia. No principio Sebastián e Valentina trabalham sós, mas o par eventualmente se une.
Camaleones é uma história de aparências, onde os personagens estão presos de amor e atrapalhados em sua liberdade. A aventura inicia com um encontro de dois estranhos que disfarçados, roubam valiosas joias e obras de arte, o mal é que são descobertos e ao fugir se conhecem de forma mas insólita.
Eles são Valentina Izaguirre, sexy, ágil e atrativa que rouba por amor e Sebastián Jaramillo, atlético, sagaz e impetuoso, que rouba por justiça, ambos são obrigados a cometer estes erros por "El Amo", um misterioso personagem anônimo que para conseguir seus objetivos se vale de ameaças de morte contra Pedro Recalde, o namorado de Valentina, um ladrão de pouca monta fama que está condenado na cadeia da cidade e don Armando Jaramillo, pai de Sebastián que por uma injustiça está preso, sendo condenado a 20 anos de prisão.
Valentina e Sebastián se fazem chamar "Los Camaleones", pois devem roubar modificando sua aparência. Ninguém sabe até onde chegará esta união, porque são como água e azeite, e serão um casal a força, mas o amor é camaleônico e… tudo pode acontecer.
Perseguidos pela policia e com o suposto de proteger-los, "El Amo" pede para que eles se escondam fingindo ser irmãos no prestigiado colégio San Bartolomé, uma escola de classe alta, propriedade de Augusto Ponce de León, diretor de policia e que é dirigida por Francisca Campos, sua ex esposa. Escondidos na boca do lobo?
O fato não será fácil, Sebastián deverá usar suas habilidades para ser professor de arte, por sua parte, Valentina será uma prefeita aluna; lá conhecerá um grupo de alunos ricos, como Solange uma jovem bonita,filha dos donos; Patricio, é seu namorado eles é um jovem agressivo, violento e outros jovens que nada pareceram, e que os rechaçaram. Por si isto foi pouco, dizem que no colégio passam coisas inexplicáveis e misteriosas.
Para Augusto, o colégio só lhe serve de parapeito para sua imagen de bem feitor, para encobrir uma de suas falcatruas, oferece uma bolsa de estudos completa a Ulises, um jovem, filho de Lupita, uma humilde mulher que perdeu seu outro filho Roberto, que era policial, supostamente morto pelo mesmo.
Ulises é humilhado por Patricio, mas graças a suas habilidades esportivas, chega ao colégio com triunfo e se vai ganhando o carinho de sues companheiros, especialmente de Solange.
Algumas noites obrigados por "El Amo", "Los Camaleones" se colocam em perigo e saem para roubar; ao não ser impedidos, sua fama vai crescendo, a qual põem muito mal Augusto. Ninguém poderia suspeitar que o professor de arte e sua irmã são os ladrões, mesmo sempre estando ameaçados de ser descobertos.
As coisas se complicam quando Armando e Pedro tentam escapar da prião durante um incêndio, Pedro chega ao colégio como suposto professor de educação física e não só inquieta a Valentina, já que ela não é mas tão indiferente a Sebastián, mas ele se apaixona por Francisca, a diretora do colégio, que é separada de Augusto e vê nele a oportunidade para iniciar uma nova etapa no amor.
Agora por fim tudo está pronto para fuga, Sebastián com seu pai e Valentina com seu namorado e puderam se livrar do misterioso "El Amo". No entanto, "Los Camaleones" que já ganharam a confiança dos alunos, são incapazes de abandonar a escola, pois eles precisam de sua ajuda para resolver seus problemas, por isso que decidem ficar e apoiá-los, sem saber que esta ação lhes trará muitos problemas…
