Σύμφωνα με τον Ησίοδο, η Χίμαιρα ήταν η κόρη του Τύφωνα και της Έχιδνας. Η Χίμαιρα ενώθηκε με τον Όρθρο και μαζί απέκτησαν δύο απόγονους, το Λιοντάρι της Νεμέας και τη Σφίγγα. Κατά τη διάρκεια της ζωή της, η Χίμαιρα, τρεφόταν από τον βασιλιά της Καρίας, Αμισόδωρο.
Γενικότερα, στην ελληνική μυθολογία αναφέρεται σαν ένα τρομερό μυθικό ζώο το οποίο εξέπνεε φωτιά. Είχε σώμα κατσίκας, κεφάλι λιονταριού και μια ουρά η οποία κατέληγε σε φίδι. Σύμφωνα όμως και με άλλες περιγραφές, συνήθως περιγράφεται να έχει τρία κεφάλια, ένα λέοντα, ένα κατσίκας και ένα δράκοντα.
Ο πιο γνωστός μύθος που συναντάμε τη Χίμαιρα είναι αυτός με τον Βελλερεφόντης.
Ο Βελλεροφόντης ήταν γιος του Γλαύκου και της Ευρυμέδης, σύμφωνα με τις περισσότερες μυθολογικές πηγές, ή γιος του Ποσειδώνα και της Ευρυνόμης σύμφωνα με κάποιες άλλες. Μία από τις πρώτες αναφορές για τον ήρωα βρίσκεται μέσα στο έπος της Ιλιάδας, όπου ο εγγονός του, ο Γλαύκος, αφηγείται την ιστορία του παππού του. Η αρχή της περιπετειώδης ζωής του σηματοδοτήθηκε τη μέρα που σκότωσε άθελά του τον αδερφό του, εξορίστηκε από τον τόπο του και ζήτησε άσυλο στην αυλή του βασιλιά Προίτου, που βρισκόταν στην Τίρυνθα του Άργους, προκειμένου να εξαγνισθεί για την αμαρτία που διέπραξε.
Κατά τη διάρκεια της διαμονής του στο βασίλειο τον ερωτεύτηκε παράφορα η σύζυγος του Προίτου, αποκαλύπτοντάς του τα τολμηρά αισθήματα που έτρεφε. Ο Βελλεροφόντης όμως, από σεβασμό και τιμή στον Προίτο αρνήθηκε την πρότασή της. Ως συνέπεια, εκείνη, βασισμένη σε ψεύτικες κατηγορίες ανέφερε στο βασιλιά πως ο ήρωας προσπάθησε να τη βιάσει. Το γεγονός αυτό εξαγρίωσε τον βασιλιά και γι’ αυτό αποφάσισε να εκδικηθεί τον φιλοξενούμενο. Δεν τόλμησε όμως να προσπαθήσει να τον δολοφονήσει, διότι φοβόταν την οργή του Δία που θα θεωρούσε πως ο Προίτος δεν σεβάστηκε τον νόμο της φιλοξενίας. Αποφάσισε να στείλει μία επιστολή στον πεθερό του, Ιοβάτη, βασιλιά της Λυκίας. Σ’ αυτήν θα του εξηγούσε αναλυτικά τι έγκλημα διαπράχθηκε και θα ζητούσε από εκείνον να τον σκοτώσει.
Ο Ιοβάτης αρχικά, οργάνωσε μεγάλη γιορτή για να υποδεχτεί τον Βελλεροφόντη και την κράτησε εννέα ολόκληρες μέρες. Τη δέκατη μέρα, αφού διάβασε την επιστολή του Προίτου, δείλιασε να διαπράξει ο ίδιος το έγκλημά, γιατί φοβήθηκε το μένος των θεών και τις Ερινύες. Σκαρφίστηκε τότε να αναθέσει την εξής αποστολή στο Βελλεροφόντη: να σκοτώσει ένα τρομερό τέρας που κυκλοφορούσε στον τόπο και ονομαζόταν Χίμαιρα.
Πριν ο ήρωας ξεκινήσει την αποστολή του, συνάντησε τον Πολύειδο, έναν Κορίνθιο μάντη που του χάρισε μερικές πολύτιμες συμβουλές. Συγκεκριμένα, του αποκάλυψε πως για να νικήσει τη Χίμαιρα έπρεπε να πιάσει το φτερωτό άλογο, τον Πήγασο. Κάτι τέτοιο θα πετύχαινε μόνο εάν κοιμόταν στο ναό της θεάς Αθηνάς. Ο Βελλεροφόντης υπάκουσε και πράγματι στο όνειρό του εμφανίστηκε η θεά και του προσέφερε ένα χρυσό χαλινάρι. Το χαλινάρι έπρεπε να φορεθεί στο άλογο την ώρα που θα έπινε νερό από την πηγή της ειρήνης, στην ακρόπολη της Κορίνθου. Όταν ξύπνησε, αντίκρυσε δίπλα του το χρυσό εξάρτημα κι ακολουθώντας τα βήματα που είδε στον ύπνο του κατάφερε να αιχμαλωτίσει και να ιππεύσει τον Πήγασο. Αμέσως, ξεκίνησε το ταξίδι για την αντιμετώπιση του περίφημου τέρατος.
Η Χίμαιρα, ζούσε σε μία χαράδρα και πεταγόταν από την κρυψώνα της τη στιγμή που πέρνα κάποιος περαστικός, προκείμενου να τον κάψει ολοσχερώς με τη φλόγα της. Ήταν γρήγορη και ανίκητη, εξαιτίας της ακατάσχετης φωτιάς που εξέπνεε από μέσα της. Όταν ο ήρωας έφθασε στην Λυκία, πέταξε από πάνω της και εκμεταλλευόμενος την θέση του, άρχισε να την τραυματίζει σοβαρά με βέλη. Έπειτα, στόχευσε το τέρας με ένα δόρυ, πάνω στο οποίο είχε κολλήσει σβόλο από μολύβι. Το μολύβι μόλις ήρθε σε επαφή με τη φωτιά έλιωσε, με αποτέλεσμα το μέταλλο να κυλήσει στο λαιμό και να κάψει το τέρας από τα σωθικά του.
Ο Ιοβάτης στην αρχή προσπάθησε να στείλει τον ήρωα σε άλλες επικίνδυνες αποστολές, εφόσον κατάφερε να σκοτώσει τη Χίμαιρα. Πρώτα, του ζήτησε να αντιμετωπίσει τον ληστρικό λαό στα σύνορα της Λυκίας. Αφού εκπλήρωσε αυτήν την αποστολή, τον έστειλε να πολεμήσει τις Αμαζόνες σημειώνοντας κι εκεί νικηφόρες επιδόσεις. Τέλος, δοκίμασε να βάλει τη βασιλική φρουρά να σκοτώσει τον Βελλεροφόντη, αλλά το εγχείρημά του απέτυχε. Τότε, θεώρησε πως ο ήρωας πρέπει να απολάμβανε την προστασία των θεών και του αποκάλυψε αμέσως όλη την αλήθεια. Του παρουσίασε την ίδια την επιστολή που έλαβε από το γαμπρό του και τον ικέτευσε να μείνει εκεί.
Με τη Φιλονόη πράγματι παντρεύτηκαν και απέκτησαν τρία παιδιά. Ένα κορίτσι, το οποίο γνώρισε μοιραίο θάνατο από τη θεά Αθηνά ενώ ύφαινε και ένα αγόρι, που δολοφονήθηκε από το θεό Άρη στον πόλεμο εναντίον του Σολύμων. Το τρίτο τέκνο ήταν κι αυτό αγόρι που απέκτησε ένα δικό του παιδί, τον Γλαύκων. Ο Γλαύκων ήταν ένας από τους Λυκίους, που πολέμησε για την υπεράσπιση της Τροίας απέναντι στους Αχαιούς κι έτσι έχασε τη ζωή του.
Επιπλέον, ο ήρωας αφού έμαθε την αλήθεια, έδεσε στον Πήγασο την Σθενέβοια και ενώ πετούσαν την έριξε στη θάλασσα, για εκδίκηση. Το τέλος όμως του ήρωα χαράκτηκε με μελανά χρώματα. Γεμάτος έπαρση και αλαζονεία από τις επιτυχίες του, προσπάθησε να πετάξει με τον Πήγασο μέχρι την κατοικία των θεών, στον Όλυμπο για να κερδίσει μία θέση ανάμεσα στους θεούς. Ο Δίας θυμωμένος έστειλε ένα έντομο να τσιμπήσει τον Πήγασο, ώστε το φτερωτό άλογο να τρελαθεί και να ρίξει τον ήρωα πίσω στη γη.