Il giocatore, nei panni di Kid Chameleon, progredisce attraverso una serie di livelli, contenenti una vasta gamma di nemici letali e ostacoli. La maggior parte dei livelli contiene una bandiera, che è l'obiettivo principale di ciascun livello, da cui il giocatore progredisce al livello successivo. Tuttavia, numerosi teletrasportatori presenti nel gioco possono teletrasportare il giocatore non solo in luoghi differenti all'interno dello stesso livello, ma anche in livelli differenti e talvolta in un percorso completamente diverso all'interno del gioco. Alla fine del gioco, Kid affronta e sconfigge l'ultimo boss, Heady Metal. Kid Chameleon contiene 103 livelli, di cui circa la metà è sul "percorso principale" (attraversando i livelli solo tramite le bandiere), e conta anche 32 livelli minori senza nome, semplicemente chiamati "Elsewhere". Nonostante la notevole lunghezza del gioco, non esisteva un sistema di password o un altro metodo per salvare i progressi (sebbene le riedizioni in compilazioni e su Virtual Console includano le proprie funzioni di salvataggio).ci sono diversi bonus che possono essere guadagnati alla fine di alcuni livelli (in cui la bandiera viene toccata), tra cui battere un limite di tempo, non subire colpi e non raccogliere premi. Mentre Kid Chameleon si muove attraverso i livelli del gioco, ottiene l'accesso a delle maschere che lo trasformano in diversi personaggi. Ogni personaggio ha abilità speciali diverse e quantità di punti vita variabili. Raccogliere una maschera che il giocatore sta già indossando ripristinerà la salute. L'enorme quantità di varietà nel gameplay dovuta ai vari personaggi è parte di ciò che ha conferito a Kid Chameleon uno stile così avvincente; pochi livelli ripetevano la stessa struttura e di solito avevano strategie e personaggi specifici da sconfiggere. Oltre alle abilità offensive di ogni forma, Kid poteva anche sconfiggere i nemici saltandoci sopra, anche se potrebbe subire danni da alcuni nemici facendo così. Ogni forma può anche utilizzare i Diamond Powers, che richiedono diamanti raccolti nel gioco per essere usati, accessibili premendo A + Start. I giocatori perdono una vita se Kid Chameleon perde tutti i suoi punti vita nella forma umana, viene schiacciato, cade in pozzi senza fondo o lava o tocca la parete trapano che compare in alcuni livelli, o se il tempo scade. Vite extra e continuazioni possono essere trovate nel gioco, con ulteriori vite assegnate per ogni 50.000 punti.