变色纤维是其在受到光、热、气、液或辐射等外界刺激后，具有能自动显色、消色或呈现有色变化这些变色功能的纤维。在变色纤维中，较广泛开发应用的是具有可逆变色功能的光致变色纤维和热致变色纤维。
光致变色纤维是指某些物质在一定波长光的照射下会发生变色，而在另一种波长的光或热的作用下又会可逆地变化到原来颜色的现象。具有光致变色功能的纤维称为光致变色纤维或光敏变色纤维。多数光致变色纤维能够在停止光照后恢复原来颜色。光致变色纤维是通过各种途径将具有光致变色特性的物质（光致变色体）引入纤维而制得。
光致变色纤维由于其颜色能随外界环境变化而发生可逆变化，因此可使服饰制品的色彩富于变化，不但可满足当代消费者追求新颖的消费心理，而且使人类与环境的关系更加协调。用光致变色纤维可制成各种光致变色绣花丝绒、针织纱、机织纱等，用于装饰皮革、运动鞋、毛衣等诸多制品。光致变色纤维还可用于安全服、防伪制品、床罩及灯罩、窗帘等室内装饰品，如用于制作光致变色窗帘，可调节室内光线。
在军事上，光致变色纤维可作为伪装装置隐蔽材料用于军需装备、军服等。早在越南战争期间，美国就曾将光致变色织物用于作战服装，以达到军事伪装的目的。
热致变色是指物质受到热或冷时所发生的颜色变化现象。当这种颜色转变具有可逆性时，则为可逆热致变色。所谓热致变色纤维，通常就是指具有可逆热致变色功能纤维，又称热敏变色纤维。热致变色纤维主要是通过在纤维中或其表面引入可逆热致变色材料而制得。
热致变色纤维可用于制作热致变色滑雪服、游泳衣等运动服装，以及日常穿着等的变色服装，其不仅具有新颖性，而且可提高某些场合下的可视性，并可由于颜色的变化而调节服装织物对太阳能的吸收特性，从而调节温度。可以把微胶囊化的热致变色液晶在黑色布料上印制成各种图案，温度变化时黑色布料上呈现出红、绿、蓝等各种鲜艳的彩色图案，用于制作别具特色的变色服装。用热致变色纤维制作变色灯罩、窗帘等，可调节光线。热致变色纤维用作某些仪器、设备、管道等的表面或外包材料，当温度变化时较易发现，可起到安全标志的作用。具有特定变色温度的纤维可用作乳腺癌、甲状腺癌等部位皮肤的贴敷材料，或用作受伤部位的贴敷或包扎材料，较小的温差即可由显示的不同色彩反映出来，以利于诊断和治疗。热致变色纤维还可用于变色玩具、防伪标识、测温元件及军事伪装等方面。热致变色纤维与光致变色等功能的纤维结合使用，将具有更广阔的应用前景。
除光致变色和热致变色纤维外，近年开发的还有气致变色、辐射变色、生化变色等变色纤维。在常规纤维上分别沉积氧化钨层和催化剂层可制得气致变色纤维，其基于氧化还原反应和氧化钨的变价特性，在含有微量氢气的惰性气体环境下即可显色，而当遇到氧气或空气时则退色。日本一家公司开发的气致变色纤维具有遇到氨系气体时变成粉红色或紫色的特性，可及时检测到氨的存在。
将某些吸收辐射波后会改变颜色的化合物(如可产生荧光的物质)引入纤维中，可制得辐射变色纤维。采用中空纤维中充满染料，同时染料中悬浮节电颜料粒子的方法，使用不同颜色的染料和颜料制备纤维，当用类似电泳的方法控制颜料粒子朝向或背离纤维织物的外表时，织物会呈现不同的颜色。将能在可见光下发生氧化还原反应、色泽变化可逆的硫堇衍生物导入聚合物，然后纺成纤维，该纤维不仅对光线敏感，而且湿度变化也能够引起变色，可用于测定空气中的湿度等。这些其他变色纤维的种类很多，它们在生化物质或辐射检测、特种安全生产服或防护服、特殊防伪标记和军事伪装等许多特殊用途方面具有应用前景。