十二生肖的起源与动物崇拜有关。据湖北云梦睡虎地和甘肃天水放马滩出土的秦简可知，先秦时期即有比较完整的生肖系统存在。最早记载与现代相同的十二生肖的传世文献是东汉王充的《论衡》。
十二生肖是十二地支的形象化代表，即子（鼠）、丑（牛）、寅（虎）、卯（兔）、辰（龙）、巳（蛇）、午（马）、未（羊）、申（猴）、酉（鸡）、戌（狗）、亥（猪）……
生肖作为悠久的民俗文化符号，历代留下了大量描绘生肖形象和象征意义的诗歌、春联、绘画、书画和民间工艺作品。
发现的最早的“属相”记载出现于《南齐书·五行志》中：“东昏侯属猪……梁王属龙……”，是可信无误的证据，这说明最迟在南北朝时期，用生肖属相纪年指人就已经普遍运用了。
至于为什么是这十二种动物，学界说法不一。有说是来源天象，十二生肖和二十八宿有对应关系；有的说是来源于早期的动物崇拜；郭沫若等不少大学者说十二生肖来自西域或者印度。这些说法看上去都有一些道理，但都没有根本性证据。
1975年12月，湖北云梦睡虎地发掘两批秦代竹简，其中有关“盗者”的内容：“子，鼠也，盗者锐口，稀须，……丑，牛也，盗者大鼻长颈，……寅，虎也，盗者状，希须 ，面有黑焉。卯，兔也，盗者大面头。辰，盗者男子，青赤色……巳，虫也 ，盗者长而黑蛇目。午，鹿也，盗者长颈小哘，其身不全。……未，马也，盗者长须耳。申，环也，盗者圆面……酉，水也……戌，老羊也……亥，豕也。”
上述与现代生肖次第基本相同，但辰未写生肖；午对鹿；未对马；戌对老羊。
1986年4月，甘肃天水放马滩秦代墓葬出土甲、乙两种《日书》竹简，年代与睡虎地秦简相近。甲种竹简也有盗者的记录：子，鼠矣。丑，牛矣。寅，虎矣。卯，兔矣。辰，虫矣。巳，鸡矣。[5] 午，马矣。未，羊矣。申，猴矣。酉，鸡矣。戌，犬矣。亥，豕矣。该记录生肖与地支的对应关系与现代相比，除“辰虫巳鸡”外，其余完全相同。
《诗经·小雅》载“吉日庚午，既差我马”，反映午马相对。但学者指出，秦简的午对应鹿而非马，午马不过是巧合。
最早完整记录十二生肖且与今相同的是东汉王充的《论衡》。《论衡》卷三《物势篇》：“寅木也，其禽虎也；戌土也，其禽犬也；丑未亦土也，丑禽牛，未禽羊也。木胜土，故犬与牛羊为虎所服也。亥水也，其禽豕也；巳火也，其禽蛇也；子亦水也，其禽鼠也；午亦火也，其禽马也……午马也，子鼠也，酉鸡也，卯兔也……”
同书卷二三《言毒篇》则云：“辰为龙，巳为蛇，辰巳之位在东南。龙有毒，蛇有蜇，故蝮有利牙，龙有逆鳞。木生火，火为毒，故苍龙之兽含火星。”
可见，最迟在东汉十二生肖已全部定型。梁章缸在《浪迹丛谈·续谈》也转述《论衡》的记载。
东汉蔡邕《月令问答》谈五时食肉，从生肖的五行归属角度讲生肖动物的饮食，是记载十二生肖较早的文献之一：凡十二辰之禽五时所食者，必家人所畜。丑牛、未羊、戌犬、酉鸡、亥猪而已。其余龙虎以下，非食也。春，木王，木胜土，土王四季。四季之禽，牛属季夏，犬属季秋，故未羊可以为春食也。夏，火王，火胜金，故酉鸡可以为夏食也。季夏，土王，土胜水，当食豕而食牛。土，五行之尊者；牛，五畜之大者。四行之牲，无足以配土德者，故以牛为季夏食也。秋，金王，金胜木，寅虎非可食者，犬家而无角，虎属也，故以犬为秋食也。冬，水王。水胜火，当食马，而礼不以马为牲，故以其类而食豕也。
《北史·宇文护传》记述北周宇文护的母亲在齐的信：“ 昔在武川镇生汝兄弟，大者属鼠，次者属兔，汝身属蛇。”这是以生肖联系出生年见于正史的较早记载。
古文献记载未解决十二生肖的文化源头，古今学者对此众说纷纭。
星宿说：古人将黄道与赤道附近的恒星分为“二十八星宿”。二十八宿分别代表一种动物。古代将周天等分十二分，用十二支表示，而十二支配属生肖，生肖与二十八星宿存在对应关系。明代大学士王鏊认为，二十八种动物配属二十八星宿，并“以七曜统之”，成“女土蝠，虚日鼠，危月燕，子也”的格局。李长卿在《松霞馆赘言》认为，二十八宿配动物“即前十二属加一倍者也“，“亢金龙，辰官也，角木蛟附焉。蛟，龙类也”，体现十二生肖为基础凑齐二十八种星宿动物。但该说难免有附会，二八星宿配动物的记载要晚于十二生肖。
岁星说：木星十二年运行一周天，从木星位置可确定年度支序。《玉函山房辑佚书》认为每十二年，“三岁穰，三岁毁，三岁康，三岁旱”，另说是“天下六岁一穰，六岁一康，几十二岁一饥”。植物兴衰和动物生活环境存在周期，食草动物（鼠