春秋戦国時代に、自然や世界の成り立ちを木・火・土・金・水から説明する五行思想が起こり、干支も五行と結びつけられるようになった。
古くは十干を「十日」、十二支を「十二辰」と呼んだ。『史記』律書では上を母、下を子に見立てて「十母十二子」と呼んでいる。幹（干）と枝（支）に喩えて「干支」と呼ばれるようになったのは後漢代からである。
月や年を表すために干支を用いるようになった時期は、殷代よりも後の時代に属する。
年を表すには、古来、著しい事件や帝王の即位年を基準とすることが多かったが、戦国時代の中ごろになって木星（歳星）の天における位置によって年を指し示すことが考案された。後述のように、この方法がやがて発達し、当初は木星の位置により、次には十二支により、漢代には干支の組合せによって年を表す例が広く行われるようになった。
方位への応用も、陰陽五行思想と結びついたことによって漢代に広がった。
（李筌編）のうち、巻四「戰具」や巻九「遁甲」において、夜半、鶏鳴といった十二時による時刻名とともに、この時刻の干支は云々と記載されているので、時刻を干支で呼ぶ習慣の定着には長い時を要し、唐の時代にはまだ古い記憶の名残があったと推測できる。
干支による紀日.
干支によって日付を記述する干支紀日法は、すでに殷代の甲骨文に現れている。
中国でも日本でも暦はしばしば改定されているが、干支による紀日は古代から連綿と続いており、古い記録の日付を確定する際の有力な手がかりになる。
干支による紀月.
古くから中国では冬至を含む月を「子月」と呼んだ。
月名には十干を加えることが唐代には行われており、その場合の配当は年の干名によって各月の干が割り当てられた。たとえば、寅月についていえば、甲や己の年は丙、乙や庚の年は戊、丙や辛の年は庚、丁や壬の年は壬、戊や癸の年は甲となる。つまり、干名が甲である年の寅月は「丙寅月」となる。
干支による紀年.
歳星紀年法.
歳星紀年法は、天球における木星の位置に基づく紀年法である。
太歳紀年法.
太歳紀年法は、木星の鏡像である太歳の天球における位置に基づく紀年法である。