春秋戰國時，人們開始將曆法上的12月名稱應用到天文方位上。基本設想是太陽每年12個月在黃道上運行一周，若將黃道分為對應的12個天區，則一個天區對應一個月。人們將太陽冬至所在的天區稱為子，12月太陽所在的天區稱為丑，下面依次類推。地球公轉引起了太陽在黃道上自西向東的周年運動，地球的周日旋轉又引起了太陽沿赤道自東向西的晝夜運轉。由此人們便設想把天赤道所處的方位也劃分為12個天區，北方為子位，南方為午位，東方為卯位，西方為酉位，則一晝夜太陽運行12個方位回到原處，這樣便產生了太陽位於一個辰位為一個時辰的概念，一晝夜為12個時辰，人們便可以用太陽在天空所處的方位來確定時間。
這個紀時方法大約產生於漢武帝太初改歷以後，是由當時參加改歷的天文學家首先提出的。這個方法比較科學簡明，於是便很快地為人們所接受，老的紀時法也就逐漸被廢止。這種紀時方法最早出現在《漢書·翼奉傳》，載有元帝初元元年(公元前48年)「日加申」，意思是太陽位於申的時刻。自此以後，這種紀時方法就不斷出現，記時的名稱由「日加午」轉變為「時加午」，以後又進一步簡化為「午時」。這種紀時法與二十四小時制對應如下表：
進入魏晉南北朝以後，科學技術得到了進一步的發展，人們對紀時制度也就提出了更高的要求，即使在民用上，十二時辰作為一個獨立的紀時制度，其間隔也太大了一些。故人們開始想出一些改進的辦法，將其分得更細一些。
首先的想法是，將每個時辰再一分為二，在十二時辰名中間，再插入甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸八個天乾和艮、巽、坤、乾四個卦名，合計24個小時名。這種分法一直沿用到隋朝。這種紀時名稱記憶起來不大方便，給人的感覺配合得也不是那麼和諧，唐代的天文學家便將十二時辰分列為初正二個部分，例如，子初開始於23點，子正開始於0點，午初開始於11點，午正開始於12點。作出這個改進以後，早期的24小時名稱也就被廢止不用。將十二時辰分為初正兩部分，這是中國古代的二十四時制。一直沿用到清代。