天干地支形成了中国古代传统纪年历法，十干和十二支依次相配。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，此十者是为“天干”。天干五行分为阴与阳，甲丙戊庚壬为阳性，乙丁己辛癸为阴性。
据说早在公元前2697年，中华始祖黄帝建国时，命大挠氏探察天地之气机，探究五行，始作甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸等“十天干”，子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥等“十二地支”，相互配合成六十甲子用为纪历的符号。
古人以天干地支作为载体，天干承载的是天之道，地支承载的是地之道。在天成象，在地成形，在人成运；天道与地道决定着人道，故设天干地支以契天地人事之运。十天干与十二地支的组合，形成了六十甲子，六十甲子用以阐述天地人之学。
《辞源》里说，“干支”取义于树木的“干枝”，干者犹树之干也，支者犹树之枝也。由于天干地支的意义均来自于树木，所以他们的原始字义也被人们赋予了生动的说法。甲如草木破土而萌，阳在内而被阴包裹；乙如草木初生，枝叶柔软屈曲；丙，炳也，如赫赫太阳，炎炎火光，见而光明。丁如草木成长壮实，好比人的成丁。
戊：茂盛也，象征大地草木茂盛繁荣；己，起也，纪也，万物抑屈而起，有形可纪；庚，更也，秋收而待来春；辛，金味辛，物成而后有味，辛者，新也，万物肃然更改，秀实新成。壬，妊也，阳气潜伏地中，万物怀妊。癸，揆也，万物闭藏，怀妊地下，揆然萌芽。
天干五行分为阴与阳：甲木、乙木、丙火、丁火、戊土、己土、庚金、辛金、壬水、癸水。其中甲、丙、戊、庚、壬为阳性，乙、丁、己、辛、癸为阴性。十干又分配以天文，甲木为雷，乙木为风，丙火为日，丁火为星，戊土为霞，己土为云，庚金为月，辛金为霜，壬水为秋露，癸水为春霖。
天干地支是古代的纪年历法，当一年的二十四节气逐步形成之后，也就出现了相应的“口诀”：立春念三丙火用，馀日甲木旺提纲。惊蛰乙木未用事；春分乙未正相当。清明乙木十日管，后来八日癸水洋；谷雨前三戊土盛，其中土旺要消详。立夏又伏戊土取；小满过午丙火光。自立春至大寒，一年四季皆被包含其中。
从殷墟出土的甲骨文来看，天干地支在中国古代主要用于纪历，也用于占卜。商朝人将60干支循环纪日，将60干支分为6旬，每旬10日，殷王常在旬末最后一天，占卜询问下一旬的祸福，称之为“询问”。到了唐代以后，天干地支组成的纪年便主要用于算命或者占卜。