在中国，在相当长的历史时期内，使用的是干支纪年法，即把十天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）和十二地支（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）分别组合起来，共配成六十组，用来表示年、月、日的次序，周而复始，循环使用 。
长期以来，不少人将东汉唯物思想家王充的名著《论衡》视为最早记载十二生肖的文献 。《论衡·物势》载：“寅，木也，其禽，虎也 。戌，土也，其禽，犬也 。……午，马也 。子，鼠也 。酉，鸡也 。卯，兔也 。……亥，豕也 。未，羊也 。丑，牛也 。……巳，蛇也 。申，猴也 。”以上引文，只有十一种生肖，所缺者为龙 。该书《言篇》又说：“辰为龙，巳为蛇，辰、巳之位在东南 。这样，十二生肖便齐全了 。
《周礼·春官·冯相氏》载：“掌十有二岁，十有二月，十有二辰，十日，二十八星之位，辨其叙事，以会天位 。”时间的分割以十二累进，一纪十二年，一年十二个月，一日十二时辰 。
《国语·晋语四》载：“黄帝之子二十五宗，其得姓者十四人，为十二姓 。”甚至妻妾也有“十二女”之说 。
《后汉书·荀爽传》：“故娶十二妇，天之数也；诸侯以下各有等差，事之降也 。”
近年，在神农架地区发现了汉族创世史诗《黑暗传》，其中有一个讲述干支来历的故事：“辟地之初，玄黄骑着兽遨游，遇到女娲 。女娲身边有两个肉包，包里有十个男子，小肉包里有十二个女子 。玄黄说：‘这是天干地支神，来治理乾坤的 。’于是，为他们分别取名，配夫妻，成 。男的统称天干，女的则为地支 。”这一创世神话故事，讲干支，讲玄黄神、女娲神，讲乾坤，将干支的“身世”推溯得十分久远 。
古代历来以天为主、地为从 。十天干又叫十母，对应的十二地支则别称十二子 。汉代蔡邕《月令章句》：“大桡采五行之情，占斗纲所建，于是始作甲乙以名日，谓之干；作子丑以名月，谓之支 。干支相配，以成六旬 。”大桡是黄帝时代的大臣，这里的配成六旬，即六十甲子，取了天干十和地支十二的最小公倍数 。干与支按顺序相配合，由甲子乙丑……一直排至癸亥为第六十对，正好干、支均用最末一位，再排便是重由甲子开始，这一循环称为一个甲子 。其中，每个天干出现六次，每个地支出现五次 。
十二生肖的产生，有着天文学的背景 。在原始时代，先民们体验着寒暑交替的循环往复 。
宋代洪皓《松漠纪闻》载：“女真旧绝小，正朔所不及，其民皆不知纪年，问则曰‘我见青草几度矣’，盖以草一青为一岁也 。”
宋代孟珙《蒙鞑备录》也记：“其俗每草青为一岁，有人问其岁，则曰几草矣 。”
后来，又有观天者发现月亮盈亏周期可以用来丈量岁的长短，发现十二次月圆为一岁，这一发现，是初期历法最精度的成果之一，“十二”便视为传达天意的“天之大数” 。天干需地支为伴，日月相对，天地相对，就非“十二”莫属了 。子鼠丑牛……戌狗亥猪 。天下动物很多，古人为何选择了这十二种动物为属相？
清代刘献《广阳杂记》引卿《松霞馆赘言》：
“子何以属鼠也？曰：天开于子，不耗则其气不开 。鼠，耗虫也 。于是夜尚未央，正鼠得令之候，故子属鼠 。
地辟于丑，而牛则开地之物也，故丑属牛 。
人生于寅，有生则有杀 。者，虎也，又寅者，畏也 。可畏莫若虎，故寅属虎 。
犯者，日出之候 。日本离体，而中含太阴玉兔之精，故犯属兔 。
辰者，三月之卦，正群龙行雨之时，故辰属龙 。
巳者，四月之卦，于时草茂，而蛇得其所 。又，巳时蛇不上道，故属蛇 。
午者，阳极而一阴甫生 。马者，至健而不离地，阴类也，故午属马 。
羊啮未时之草而茁，故未属羊 。
申时，日落而猿啼，且伸臂也，譬之气数，将乱则狂作横行，故申属猴 。
月出之时，月本坎体，中含金鸡之精，故本属鸡 。
亥时，猪则饮食之外无一所知，故亥属猪 。”
另一种说法，十二生肖的选用与排列，是根据动物每天的活动时间确定的 。
中国至少从汉始，便已经根据太阳升起的时间，将一昼夜区分为十二个时辰并采用十二地支计时法来记录这十二时辰（大时），每个时辰相当于两个小时，这样一昼夜便是现在所称的二十四小时 。
夜晚十一时到凌晨一时是子时，此时老鼠最为活跃 。
凌晨一时到三时，是丑时，牛正在反刍 。据说也是牛开始耕田的时刻 。
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