我国自帝舜时代就开始使用天干十个符号(甲乙丙丁戊己庚辛壬癸)和地支十二个符号(子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥)相配合的“干支纪年法”。以动物纪年的方法最初起源于我国古代西北部从事游牧的少数民族中。《唐书》载:“黠戛斯国以十二物纪年，如岁在寅，则曰虎年。”
从文献记载来看黄帝时代就有十二地支，它跟白羊、金牛、双子、巨蟹等十二星座有关，最早的十二地支、十二星座都代表着每年十二个不同的月令节令。殷商时期发明了甲、乙、丙、丁等十个计算与记载数目的文字，后来研究命理的人把它称为天干，并使之与地支结合运用，如甲子、乙丑等，用于计年、月、日、时。
十二生肖之说最晚应形成于汉代，其依据是东汉王充《论衡·物势篇》云:“寅，木也，其禽，虎也。戌，土也，其禽，犬也。”又云:“午，马也。子，鼠也。酉，鸡也……申，猴也。”共提出十一种生肖名。加上东汉赵晔《吴越春秋》中有“吴在辰，其位龙”，恰好补上“辰龙”，可见在东汉十二生肖已经形成。
但1975年12月间，在湖北云梦睡虎地第十一号秦墓的出土文物中，发现了上千支竹简。其中《日出·盗者》清楚地记载着用生肖占卜盗贼相貌特征的文字。这一奇迹的出现，证明在春秋战国时代就使用十二生肖。因为第十一号秦墓，据考证葬于秦始皇三十年(公元前217年)。我国南北朝时期不仅使用十二生肖纪年，而且出现了沈炯创作的《十二属诗》:
鼠迹生尘案，牛羊暮下来。
虎啸坐空谷，兔月向窗开。
龙阴远青翠，蛇柳近徘徊。
马兰方远摘，羊负始春栽。
猴栗羞芳果，鸡砧引清怀。
狗其怀屋外，猪蠡窗悠哉。
这首诗在首字按序嵌入了十二生肖名，且突出了每种动物的生性特点，起到画龙点睛的作用。
相传以十二种动物取代十二地支，来代表十二个月令，是汉朝东方朔的杰作。有明确记载的是东汉王充所写《论衡》中的《言毒篇》，他提到了十二种动物的名称。用十二生肖来计年，也起于东汉。清朝赵翼所著《陔余丛考》也指出这一史实。至于为什么要选定十二种动物做标志，最早可能与图腾有关。古代各部落都选一种特别惧怕或特别喜爱的动物，以其图案作为本部落标志。
另有一说，十二生肖首先用于记时。一昼夜是二十四小时，古代天文学家将昼夜分为十二时辰。同时他们在观天象时，依照十二种动物的生活习惯和活动的时辰，确定十二生肖。
夜间十一点至次日凌晨一点，属子时，正是老鼠趁夜深人静，频繁活动之时，称“子鼠”。
凌晨一点至三点，属丑时。牛习惯夜间吃草，农家常在深夜起来挑灯喂牛，故称“丑牛”。
凌晨三点至五点，属寅时。此时昼伏夜行的老虎最凶猛，古人常会在此时听到虎啸声，故称“寅虎”。(www.daowen.com)
清晨五点至七点，属卯时。天刚亮，兔子出窝，喜欢吃带有晨露的青草，故为“卯兔”。
早晨七点至九点，属辰时。此时一般容易起雾，传说龙喜腾云驾雾，又值旭日东升，蒸蒸日上，故称“辰龙”。
上午九点至十一时，属巳时。大雾散去，艳阳高照，蛇类出洞觅食，故作“巳蛇”。
中午十一点至一点，属午时。古时野马未被人类驯服，每当午时，四处奔跑嘶鸣，故称“午马”。
午后一点至三点，属未时。有的地方管此时为“羊出坡”，意思是放羊的好时候，故称“未羊”。
下午三点至五点，属申时。太阳偏西了，猴子喜在此时啼叫，故为“申猴”。
下午五点至七点，属酉时。太阳落山了，鸡在窝前打转，故称“酉鸡”。
傍晚七点至九点，属戌时。人劳碌一天，闩门准备休息了。狗卧门前守护，一有动静，就汪汪大叫，故为“戌狗”。
夜间九点至十一点，属亥时。夜深人静，能听见猪拱槽的声音，于是称作“亥猪”。
一天的时辰和动物搭配排列下来为:子鼠、丑牛、寅虎、卯兔、辰龙、巳蛇、午马、未羊、申猴、酉鸡、戌狗、亥猪。后来人们把这种纪时法又应用于纪年，就出现了十二生肖。
从阴阳学说，子、寅、辰、午、申、戌俱阳，故取相属之奇数以为名的鼠、虎、龙、猴、狗皆五指，而马单蹄也属阳；丑、卯、巳、未、酉、亥属阴，故取相属之偶数以为名的牛、羊、鸡、猪皆四爪，兔两爪、蛇两舌也属阴。
在陕西省临潼骊山人祖庙的西北方竖一巨碑，上面刻有鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪十二种动物的形象，被称为“十二像石”。
(二)干支纪年编制方法
传说古时候，先有天干与地支配合的“干支纪年法”。在实践中，我们的先祖觉得干支纪年法比较复杂，不易在民间流行。于是建议以十二生肖来纪年，最终得以流传。
我国传统的天干地支纪年，天干是十位，地支十二位，相互一一对应匹配，即甲配子为甲子年；乙配丑为乙丑年；丙配寅为丙寅年……如此不断循环。因十和十二的最小公倍数是六十，故六十年为一轮回，称为六十“花甲子”。
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