人类最初始的知识源于人们的生产生活。中华文明的农耕活动发达盛早，河姆渡文化的稻作活动距今约年，东灰山遗址发现的麦种距今约年。对我们来说，种田是生存根本，种田是文明根基，种田是精神需求，种田是娱乐活动。农业耕作，日出而作，日落而息。在周而复始的生产活动中，古人发现天地的变化是有周期性的，阴阳轮回，盛衰枯荣禾谷成熟，循环往复，永无止境。而在这一个循环之中，昼夜一直在变化，总是在某一天里昼最长，在另一天里夜最久。古人确定这两天确切日期的方法就是立杆测影。仰韶文化的半坡遗址和江寨遗址，都具有四方房舍围绕的中心区域。
河姆渡遗址有学者推测，古人会在村落空地之中立杆观测太阳东升西落在地上的投影，得出太阳运行规律。后世将直立于平地上测日影的标杆和石柱叫做表，将南北平放用于测定表影长度的刻板叫做圭，合称“圭表”。在正午杆影最长之日，夜最久。在正午杆影最短之日，昼最长。这两天就是我们现在的冬至与夏至。既然在这个循环中有最长与最短，那么就一定会有两天昼夜等长，这两天就是我们现在的春分与秋坟，当然肯定不是现在的称呼。据《尚书·尧典》记载：“乃命羲和，清若昊天，历象日月星辰，敬授民时。日中，星鸟，以殷仲春，日永，星火以正仲夏，宵中，星虚以殷仲秋，日短，星昴，以正仲冬，期三百有六旬有六日，以闰月定四时，成岁”，其中的日中、日永、宵中、日短既现在的春分、夏至、秋分、冬至为四时。后随着人们天文观测和气象测定能力进一步提高，又在四时的基础上增添了四立，立春、立夏、立秋、立冬，这里的立有开始之意，所以四立即为我国黄淮地区四季的起始之日。
圭表《左传·僖公五年》记载：“凡分、治、启、必，必书云物为备故也”。西晋学者杜预注曰：“分，春秋分也，至，冬夏至也。启者，立春、立夏、闭者，立秋、立冬，合称八节”。而在八节更替之时，古人根据对自然现象的观察，又进一步探索到了更加细节的规律。《吕氏春秋》记载：孟春“蛰虫始动”，仲春“始雨水”，季春“时雨将降”，仲夏“小暑至”等等，说明了在完成季节划定之后，古人的节气观察开始向气候变化与动植物活动方向倾斜。在被确认为战国时期修订的文献《逸周书·时训》中，出现了最早的关于二十四节气与七十二物候的完整记载。例如文献中记有“立春之日，东风解冻，又五日，蛰虫始振，又五日，鱼上冰，正可谓五日一候，三候一气，故一岁有二十四节气，共七十二候”，其中东风解冻，蛰虫始振、鱼上冰便为立春的三个物候。二十四节气，本质隶属阳历。又使用易于辨识的月相变化的阴历来确定月份，二者结合，一个便于指导农业，一个便于观察时间，合称阴阳合历。如同我们看钟表晓时间一样，判断二十四节气的日期亦是同理，只不过这个钟表却是挂在天上的。
北斗七星早时，人们以初昏时北斗七星斗柄的指向作为判断季节的依据。天穹之上，北斗七星循环旋转，斗柄绕东南西北旋转一圈为一周期，为之一岁，这便是斗转心移的由来。汉武帝时期，将二十四节气吸收入《太初历》作为指导农事的历法补充，使用“平气法”既“平均时间法”划分节气，以冬至日为起点，将冬至到下一个冬至之间的时间分割为二十四段，每两个节气之间的天数平均。但是这里出现了一个问题，根据开普勒行星运动第二定律，在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线所扫过的面积都是相等的，而地球围绕太阳公转的轨道是一个椭圆，所以地球的公转速度在近日点最快，在远日点最慢，使得平分日期的计算方法并不严谨。隋代刘焯修订《皇极历》时就发现了这个问题。而现行的节气划分沿袭自多年前定立的定气法，即以太阳运动来划分节气。于年发布的《中华人民共和国农历的编算和颁行》国家标准中，将二十四节气定义为一个回归年内二十四个太阳地心视黄金等于15度的整数倍的时刻的总称。说人话就是，我们以太阳在天球上做周年式运动留下的轨迹称为黄道，将黄道上的春分点作为黄金零度，沿太阳运动方向将黄道划分为24等份，每份15度。太阳在黄道上从零度春分点起，每运行15度为一个节气。电气法的完美之处在于，交节时刻具体落在哪天，是天体运动的自然结果。
二十四节气目前从世界范围看，只有中国。国形成了广为流传并且具有丰文化内涵的节气制度，并且在农事之外保留了丰富的文化象征意义。