日月之祭的时间，自周代就定在了春分和秋分，即所谓“两分”。为何要定在这两个日子呢？这要从天文与二十四节气说起。
每年夏至之后，太阳就从北回归线逐日南移，到每年公历9月23日前后（22-24日），太阳到达黄经180度，此时，太阳几乎直射赤道，再往南，北半球的秋季就将结束而迎来冬天。这一时刻，二十四节气中称为秋分。先民认为，日属阳之精，月属阴之精，“天地至尊，故用其始而祭以二至。日月次天地，春分阳气方永，秋分阴气向长，故祭以二分，为得阴阳之义。”郑玄也说，“君子履端于始，举正于中，故本二分也。”因此，春分和秋分就分别成了祭祀太阳和月亮的日子。
祭日，称“朝日”，祭月，称“夕月”。“夕月礼”就成为了祭月之礼的特有称呼。
虽然《周礼》中就已经确定了“两分祀日月”之制，但日月之祀在历代的时间并不绝对固定（波动主要发生在比较短的王朝），不过，总的来看，春秋二分仍然是天子祭日月最基本的日期选择。
历代天子祭月时间和规格的主要演变过程是：
周代
周代礼仪系统十分完备。两分祭日月，以柴祀日月星辰。建日坛曰王宫，建月坛曰夜明。在南门外祭日、北门外祭月。所用牲和币皆为赤色，祭乐与祭五帝乐相同，以珪璧礼神。
秦代
秦尚法家，除此外，诸子百家中排在第二位的就是阴阳家了，故极看重自然神祗的祭祀。秦在故都雍城就建有日月祠。秦始皇东游海上祭祀八神，月日分属第六第七神，祭日于成山，祭月于莱山。
汉代
汉承楚风，楚文化之天地日月的信仰在汉代占有一定分量，武帝时在太乙坛祭日月，黎明之时皇帝走出用竹子建造的祠宫，向东方祭拜，夜晚向西方祭拜。后又简化为在宫殿的庭院中行礼。平帝时，改在合祭天地之日，黎明东向拜日行朝日礼，夜晚西向拜月行夕月礼。
隋代
祭祀乃华夏文化的信仰表征。隋朝匡扶华夏正统，便重修祭礼。于国东春明门外建坛，每年春分朝日。又于国西开远门外建“坎”，坎深三尺，广四丈，在坎中建坛，坛高一尺，广四尺。每年秋分夕月。牲币采用周制。
唐代
二分朝日夕月于国城东西，用方色犊为牲。
宋代
承唐之制，并升为大祀。
明代
明初在南京建日月祭坛，迁都后在北京朝阳门外建“朝日坛”，在阜成门外建“夕月坛”。坛制区分日月。朝日坛的护坛地100亩，夕月坛的护坛地36亩。朝日无从祀，夕月以五星、二十八宿、周天星辰共一坛。春分祭日，在春分日的寅时（大约在凌晨3点到5点，古称“平旦”）迎日出。秋分祭月，在秋分日的亥时 （大约在21点到23点，古称“人定”）迎月出。朝日迎神四拜，饮福受胙两拜，送神四拜；夕月迎神饮福受胙送神皆再拜。东郊以甲、丙、戊、庚、壬年，西郊以丑、辰、未、戌年，天子车驾亲祭。其它年份遣文大臣摄祭朝日坛，武大臣摄祭夕月坛。如果正祭遇风雨，则设小次于坛前，天子驾就小次行礼。
每年两分祭日月时，日月是礼敬的主神，是祭礼的主角，这种专门的祭祀为正祀和常祀。除此之外，日月还在其它祭祀场合被附带祭祀，此时日月充当的是配祀。比如，郊祀天地常以日月从祀；诸侯觐见天子之礼要到南门拜日、北门拜月；祈年、禜祭等也都要祭日月。
