通常所說的十二星座，是一個來自西方佔星學的概念，指一個人出生時，各星體位於黃道帶（指地球所見太陽運行軌跡所形成的連線）的位置。佔星學上所說的黃道十二宮，源於古代兩河流域的黃道十二星座和佔星學。世界各地的先民們都不約而同地認為，人的命運與天上的星辰相關，黃道十二星座，就是這種思想的具體表現。
古代兩河流域的黃道十二星座，大多形成於公元前1300-前1000年之間，兩河流域佔星術的歷史，可以追溯至公元前1800年的古巴比倫王國。公元前16世紀，兩河流域先民已廣泛應用佔星術，到了公元前7世紀左右的新巴比倫時代，兩河流域的佔星術和曆法已經發展得非常完善，並對古希臘的佔星術產生了深刻的影響。
兩河流域的先民相信，眾神通過與之相關的行星或恆星展現自己，任何異常的天象（比如日食），都代表著諸神的不滿。現實世界中的任何事情，都可以在佔星學上，找到對應的關聯。巴比倫人認為，木星代表著巴比倫的守護神馬杜克（Marduk）、金星代表愛情與豐收女神伊什塔爾（Ishtar）、土星代表耕種狩獵之神尼努爾塔（Ninurta）、水星代表文化之神納布（Nabu）、火星代表戰神內爾伽勒（Nergal），他們與月亮女神辛（Sin）和太陽神沙馬什（Shamash）一起，傳達著眾神的旨意。除了觀察天象以外，祭司們還常常通過觀察動物肝臟，以判斷吉兇。
大約公元前6世紀，巴比倫學者將黃道劃分為12個相等的部分（每部分佔30°的天區），並將其與一年的12個月對應，創建了已知的第一個天體坐標系。他們將春分之日太陽升起的白羊座定為十二星座的起點。為了便於確定太陽和行星的位置，將黃道上下9°範圍內的一組恆星作為觀測的基準。
雖然兩河流域的先民創造了黃道十二星座，但當時的佔星術大多還是圍繞太陽、月亮以及五大行星的運行而進行的。不過十二星座也不是毫無存在感。當時的兩河流域存在著一種被稱為星體醫學的理念，人們將十二星座與具體的月份掛鈎，認為在不同的月份，需要使用與十二星座對應的藥物醫治疾病。比如在白羊座的月份，需要羊羔血、羊脂和羊毛；在金牛座的月份，則需要牛油、牛毛。
丹達拉黃道浮雕，浮雕原先刻於丹達拉的哈索爾神廟中，拿破崙遠徵埃及後，被掠奪至法國，現收藏於羅浮宮
公元前4世紀，希臘天文學家、數學家歐多克索斯（Εδοξο）將巴比倫的佔星術引入希臘。在巴比倫和埃及佔星術的基礎上，發展出了希臘佔星術。託勒密王朝時代，埃及發展為希臘化世界的文化中心。發現於埃及的丹達拉黃道帶浮雕，是已知最早的關於黃道十二星座的經典描述。
2世紀，出生於埃及的天文學家託勒密編撰了《佔星四書》（Τετρβιβλο），奠定了西方佔星學的傳統，堪稱佔星界的「聖經」，今日所使用的很多佔星學術語（比如上升星座等），都來自這本巨著。9世紀，《佔星四書》被翻譯為阿拉伯文，唐代時，這部書傳入中國，被稱為《都利聿斯經》，12世紀，該書被翻譯為拉丁文，並被整合進中世紀的基督教教義中，直到17世紀，《佔星四書》都是歐洲大學博雅教育中不可或缺的教材。
作為天文學家和數學家，託勒密試圖將佔星學中的很多概念精確化、合理化。為了協調自由意志與宿命論，託勒密認為，較小的原因總是屈從於更大的原因。例如，一個命盤預示發達的人，面臨無法抵抗的自然災害時，也不得不屈從於歷史的潮流。在託勒密眼中，佔星術就類似醫學，可以提醒人們將來的走向，增強對自我的認知，以便令當下的靈魂寧靜，並以更堅定的態度迎接未來。
源自巴比倫-希臘傳統的佔星術也對其他文明的佔星術產生了廣泛的影響。中世紀伊斯蘭世界的天文學和佔星學幾乎完全建立於希臘學者的基礎之上，印度的學者們則通過巴克特裡亞王國，接觸到了希臘天文學和佔星術，創立出獨樹一幟的印度佔星術（主要區別在於用恆星年，而不是大多數文明使用的回歸年，作為佔星和天文計算的標準）。中國古代也有與黃道十二宮相似的「十二次」，這是種以木星運行周期為基礎，結合太陽的運行軌跡，用來指示四季，記錄年份的工具。
以託勒密的《佔星四書》為例，在佔星學上，星座對人的影響，要遠比大家熟悉的星座和性格的對應關係複雜。除了每個人出生時太陽升起的星座，佔星者們還要綜合考慮月亮，幾大行星此時所處的位置，運行軌跡，相互之間的夾角，乃至出生者所處的地域，他的家庭遺傳等因素。
考慮到現實世界的天文發現，情況則更為複雜。
首先，由於地球自轉軸與黃道存在大約23.5°的夾角，圍繞這個夾角，地球就如同一個大陀螺，大約每26000年，便會完成一輪擺動周期，由於自轉軸的擺動，在不同年代，人們看到的太陽升起星座就會不同，春分點的位置也會不斷沿黃道帶西移，這是「歲差」帶來的主要影響之一。現在所說的黃道十二星座，歸根到底是巴比倫時期的產物，和今日的情況已有很大差別。當時，春分時的太陽在白羊座升起，而今天，太陽則在雙魚座升起。原本並不處於黃道帶的蛇夫座，現在則成為天文學意義上黃道帶的主要星座之一（比天蠍座在黃道上所佔的位置大得多）。
其次，隨著天王星、海王星乃至各種小行星的發現。現代佔星學又將這些圍繞太陽的運轉的星體納入其中。在可以預知的未來，也許我們會發現其他圍繞太陽運轉的大型天體，如何把這些星體整合進佔星體系，並使其自圓其說，無疑是個很大的問題。那麼太陽系外，別的星體是否應該納入其中，這又是另一個大問題。
此外，地球繞太陽運行的軌道並不是正圓形，由於地球繞太陽公轉速度的變化，每個太陽日的長度，其實並不相同。所以在計算時，必須考慮到這一差異。
儘管佔星術的理論和算法如此複雜，看上去非常繁複而精深。但，人是主動的，我們每個人的命運，怎麼可能被如此遙遠的星體決定？其實早在中世紀時期，伊斯蘭天文學家比魯尼就譴責佔星學為巫術。19世紀以來的統計學研究也認為，星座所確定的命運，並不比隨機排列組合準確。
從19世紀開始，就有學者通過統計學研究星座和佔星術的準確程度。目前，並沒有證據表明我們能從天上星辰的運轉中，判斷人間的沉浮。
雖然不少人認為星座對性格的描述非常準確，但細心觀察就會發現，很多星座性格的描述其實都非常模稜兩可。只要你認定這些說法有其道理，在自我暗示下，便會愈發相信星座的合理性。在心理學上，這種現象被稱為「巴納姆效應」