改元真正登上历史舞台是在西汉文帝十六年 。这年赵国术士新垣平让人拿着玉杯献宝，自己装模作样占卜一番，然后告诉文帝刘桓说:“阙下有宝玉气来者 。”皇帝派人去看，果然发现有人献玉杯，上面刻着“人主延寿”字样 。根据史书记载，这场魔术很成功，“居倾之，日却复中 。”龙颜大悦的刘桓觉得这是一种前所未有的吉兆，太阳能经过中天两次，那么自己统治也可从头再来，于是下诏将明年十七年改为元年，还特地下诏让天下每村每户可以吃酒宴会，而这次改元也是正史中公认的首次改元案例 。
作为皇帝，刘恒他还是领会了“改元”这一操作所具有的意义 。对于封建统治者说，“改元”归零，具有祈求“与民更始”“延年之祚”的神圣意义，这种操作不仅是在祈求帝王本人万寿无疆、生命长驻，更重要的是寄托了延续国祚、除旧布新的重大意义 。其中的政治含义，在后来西汉所颁布相关诏书中将写得清清楚楚:“自新嘉与士大夫更始"(武帝元封改元诏)，又或者是“汉国再获受命之符......曷敢不通夫受天之元命，必与天下自新”(哀帝太初元将改元诏) 。
其中说得很明白，就是过去事情一风吹，现在皇帝开恩，重新开启统治的新纪元，他的统治自然也就会长久地延续下去了 。改元与年号合流正是文帝时起，改元就逐渐成了统治者的惯例 。不过在文、景及汉武帝初期，改元还没和年号扯上关系 。史书上对此时标记的“中元”“后元”，只是后人为了区别的方便称呼而已，时人则不会说什么“中元某年”“后元某年”，只是将前后两次都称为“今上某年”而已 。
汉武帝接受史官司马迁的建议，下令司马迁与邓平、唐都、落下闳几位天文学家、历学家制订新的历法，以代替沿用的《颛顼历》，纠正《颛顼历》的时间误差，开始采用二十四节气，这部《汉历》，规定一年等于365.2505日，每月等于29.53086日，在当时是最先进最精确的历法，启用于公元前104年，比古罗马的《儒略历》早了58年 。
实际上，当汉武帝继位时，改元已经成为潮廷一种日常操作 。加上继位，他一共改元11次，前7次六年一改，从太初开始四年一改 。这几乎成了制度，在他之后的西汉各帝也大都是六年或四年一改 。如此频繁地改元，自然很容易在记录上发生混乱，刘彻自然要对此采取措施----让年号和改元相结合，每次改元都冠上一个美好的名字，看上去就是一个良好的解决之道 。
因此，改元与年号的历史性结合，在“尤敬鬼神之祀”的汉武帝手中完成似乎是一件理所当然之事了 。年号的产生年号发起于中国古代新君即位时为了区别上一任君主，新君重新计算在位年数之制 。至西汉武帝即位，在年数之前加上有纪念意义的名号，是为中国古代年号之始 。据清朝赵翼的《二十二史札记》考证，年号纪年是在汉武帝十九年首创的，年号为“元”（前140年—前135年） 。
《汉书》上记载说，那年十月，汉武帝出去狩猎，捉到一只独角兽白麟，群臣认为这是吉祥的神物，值得纪念，建议用来记年，于是立年号为“元狩”，称那年（前122年）为元狩元年 。可是，过了六年，又在山西汾阳地方获得一只三个脚的宝鼎，群臣又认为这是吉祥的神物，建议用来纪年，于是改年号为“元鼎”，称那年为元鼎元年 。汉武帝很有前瞻能力，他刚登基就设年号纪元，他的第一个年号，也就是中国第一个年号叫建元，有「创建新纪元」的意思，接着他每六年改一次年号：元光、元朔、元狩、元鼎、元封，新的历法制订好了，他改年号为太初，并命名为《太初历》，太初之后，每四年改一次年号 。
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