十二生肖或十二兽与十二地支相配：子为鼠，丑为牛，寅为虎，卯为兔，辰为龙，巳为蛇，午为马，未为羊，申为猴，酉为鸡，戌为狗，亥为猪。这说明两者有十分密切的关系。然而，究竟先有十二地支还是先有十二兽呢？
在中国历史上，最早的是以十天干纪日法，即用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个字来纪日。据研究，夏代后期的几个帝王使用“孔甲”“履癸”等名号，说明夏代已用十天干纪日。十天干纪日法是一种比较简单的十进法，世界上不少原始民族都存在过十进法。人有十个手指，所谓扳着指头算，是最古老的记数法之一。
其次是干支纪日法。据现有资料，商代已使用干支纪日法，在一块武乙时期（约公元前13世纪）的牛胛骨上，刻画着完整的六十甲子。这说明干支纪日起源很早，同时也说明在商代十二地支便已产生。一般认为，先有干支纪日法，而后才有干支纪年法。如前所述，商代还没有发现以十二兽纪历法，这说明十二兽记历法形成于商代之后，同时也说明十二地支早于十二兽，十二兽的起源与十二地支有密切的关系。
十二地支通称十二辰。十二辰如何产生，古今学者探讨不少。
其一认为十二辰由十二肖兽而来，即先有十二肖兽，而后有十二辰。如：有人认为“巳为它（蛇）”“亥为豕”等。但在甲骨文中没有十二兽的记载，只有十二辰的记载，足以说明十二辰源于十二兽的说法不能成立。
其二，十二辰来源于一日十二时的划分。顾炎武说，“古无一日分为十二时”之事。赵翼说：“一日十二时始于汉。”如前所述，十二辰早在商代便已出现，说明十二辰的起源与十二时无关。
其三，有的学者认为十二辰渊源于十二月的划分。据古代历法，十二辰与十二月相配，并不是各按顺序，而是以寅为正月，卯为二月，辰为三月，巳为四月，午为五月，未为六月，申为七月，酉为八月，戌为九月，亥为十月，子为十一月，丑为十二月。郭沫若认为，持此说者“均以转注之法为牵就，其非十二辰古义……纯是臆说矣”。并认为：“以十二辰配十二月之事即始于汉人，于汉以前实未有见……古纪月之法自卜辞至于殷周彝器均以正或一至十二或十三之数目，从无以十二支纪月之事，更无以甲子纪月之事。”并断言：“古之十二辰决非十二月之符号。”
日本天文学家新城新藏博士在其《东洋天文学史研究》一书中认为：“以仲冬十一月为子，季冬十二月为丑，孟春正月为寅，此决非古之分配，为时必在春秋中期以后。”他还认为，殷代的十二支“则必以孟春正月为子，仲春之月为丑，季春三月为寅”。而郭沫若否定此说，他认为：“十二支文字既为殷人所造，且为表示十二月之符号而造，则卜辞纪月之法，自非用子月、丑月、寅月不可。然而卜辞出土者二三万片，其已著录者亦将及万，纪月份之片数不少，而独无丝毫以十二支纪月之痕迹。卜辞无之，古金（文）中亦无之，即秦汉人于实际上亦无此用法……此古人无十二支纪月之事实，实为十二支即十二月说碍难通过之第一关门。”
其四，十二辰源于十二宫。郭沫若在分析了大量的史料后得出结论：“一、十二辰乃固定于黄道周天之一环带，与天体脱离；二、后进者乃十二等分，每辰各30度；三、十二辰依子、丑、寅、卯之顺序由东而西（即由右而左），与日月五星之运行相反，故古用岁星纪年时，有太阴太岁之虚设以为调剂。由此三事可知中国古代之十二辰实无殊于西方之十二宫。其顺序之逆转者乃十二支之顺序如是，十二辰环带围绕周天，其次自无终无始，无顺无逆。”
以上种种资料表明，十二地支起源极早。从目前的资料来看，最早的十二生肖或十二兽的记载是春秋战国时期，因此十二地支应早于十二生肖或十二兽。大概由于干支纪年法不易记，可能主要用于朝廷和知识阶层，而十二兽纪年法较易记，所以民间后来主要采用十二兽纪年法。
