原先，月中只有蟾蜍，没有玉兔。追溯玉兔的缘起，大概与神仙西王母有着不解之缘。
据远古的传说，玉兔、三足乌、九尾狐同为西王母的三宝。三足乌的任务是为西王母寻找珍食玉浆，因有功勋而被派往太阳家族；九尾狐专供西王母传唤使用，后来给大禹当过媒人；玉兔常年累月为西王母制造长生不老药，表现最勤劳，便被送上了月宫。
嫦娥奔月后变为蟾蜍，过起“凉霄烟霭外，三五玉蟾秋”的寂寥生涯，玉兔的到来，为她增添了不少生气。自此，她经常伴着玉兔捣药，“攒柯半玉赡，槀叶彰金兔”，成为月宫中不可分割的一体了。
后来，人们觉得蟾蜍形象总不能看作是美的代表，它与月神的柔和、娴静、典雅也不相容，月宫蟾蜍和月神的自然形象发生感情上的冲突，于是以玉兔替代蟾蜍的想法油然而生。久而久之，玉兔成了广寒仙子、月里嫦娥的再生形象。
玉兔成为月宫的一员，还是在东周战国时代。《楚辞·天问》中说：“夜光何德，死则又育。厥利维何，而顾菟在腹”。这是向天体提出了挑战：月亮，它具有什么品德，消亡了又再复生？究竟有什么好处，而抚育个兔儿在怀中？问题虽被发现，但遗憾的是没有人能作答。约三百年后，东汉著名天文学家张衡才解开了迷团：“月者，阴精之宗，积而成兽，象兔。”这是科学的依据。这时，科学家们已经发现，不仅太阳中有黑子，而且月亮中也有阴影，其状如树木，如湖泊，如山峦，如禽兽，且随季节变幻。因此，蟾蜍、玉兔、桂树的神话，也得到进一步流传，以幻想的科学反映了中国古代在天文科学上的重要建树。它比西欧和美洲人观察研究月球的历史，至少早五个多世纪吧。