月中是兔还是蟾蜍与月亮有关的神话传说出现得很早，中国古人看到月球上的阴影，便认为一定有瑞兽居于其中。《楚辞·天问》说：“夜光何德，死则又育？厥利维何，而顾菟在腹？”王逸注云：“言月中有菟，何所贪利，居月之腹而顾望乎。菟一作兔。”王逸将“顾菟”理解为“顾望之兔”，后世学者多持此说，洪兴祖《楚辞补注》进一步解释道：菟，与兔同。
《灵宪》曰：月者，阴精之宗，积而成兽，象兔，阴之类，其数偶……《博物志》云：兔望月而孕，自吐其子。故《天对》云：玄阴多缺，爰感厥兔。不形之形，惟神是类。
闻一多在《天问释天》里提出了不同看法，他列举了多条理由，论证“顾菟”并非指兔，而是“蟾蜍”之异名，汉初《淮南子·精神训》也说：“日中有踆乌，而月中有蟾蜍。”不过，到西汉时人们已普遍相信月中是蟾蜍和兔二兽并存，刘向《五经通义》说：“月中有兔与蟾蜍何？月，阴也，蟾蜍，阳也，而与兔并明，阴系于阳也。”闻一多认为蟾蜍之“蜍”与“兔”音近易混，由“蟾蜍”变为“蟾兔”，于是出现了二兽之说。
实际情况可能并没有这么复杂，无论是蟾蜍还是兔，都是古人根据月中阴影想象而来的。这些阴影是月球表面低洼平坦的大平原，称为“月海”（还有月湖、月湾、月沼等），绝大多数月海都分布在月球正面，有着各自的名称。
但古人仅靠肉眼观察很难辨别这些月海的边界范围，只能大概分成两块：一块由风暴洋、雨海、汽海、湿海、云海、中央湾等组成，面积较大，被想象成腹大头圆、高举双臂的蟾蜍；另一块由澄海、静海、丰富海、酒海、危海等组成，面积稍小，被想象成一只飞奔的野兔。
马王堆一号汉墓出土的帛画上绘有日月图案，日为一赤轮，内画黑色踆乌，月为新月，斜立一只蟾蜍，口衔流云，身旁有一只奔兔。蟾蜍与兔的形态、位置都和月中阴影十分接近，只是由于构图的需要，蟾、兔均被左右翻转。磁涧西汉墓壁画中的月图更加直观地反映出蟾、兔与月表阴影间的关系，在蟾蜍右边还有一棵枝叶繁茂的桂树，从位置来看，它的灵感应该是来自第谷环形山及其壮观的辐射纹。
在中国的月亮神话里，最著名的当属“嫦娥奔月”。王家台秦墓竹简《归藏》中有两支残简，系《归妹》卦辞，是目前发现的最早记载“嫦娥奔月”神话的文献，简文分别为：“《归妹》曰：昔者恒我（姮娥）窃毋死之……” “……奔月，而攴（枚）占……”东汉张衡《灵宪》里记录了较为完整的版本，其内容可能源自早已失传的《归藏》旧文：羿请不死之药于西王母，姮娥窃之以奔月。将往，枚筮之于有黄。有黄占之曰：“吉。
翩翩归妹，独将西行，逢天晦芒，毋惊毋恐，后且大昌。”姮娥遂托身于月，是为蟾蠩。
嫦娥（姮娥）奔入月中后变成了蟾蜍，这似乎暗示出古人对同一块月表阴影曾有过不同的想象，既有看作蟾蜍的，又有看作人形的，晋人虞喜《安天论》曰：“俗传月中仙人桂树，今视其初生，见仙人之足渐已成形，桂树后生焉。”从中仍能看到“人形说”的痕迹，由此还衍生出“吴刚伐桂”的故事。
在蟾蜍或蟾兔说成为主流后，嫦娥入月就无处安置了，将她与蟾蜍合二为一算是个不错的解决办法。嫦娥奔月之前曾服用西王母的“不死之药”，而蟾蜍也是长寿的灵物，葛洪《抱朴子内篇》说：“蟾蜍寿三千岁。”又说：“肉芝者，谓万岁蟾蜍，头上有角，颔下有丹书八字再重。”《玄中记》亦云：“蟾蜍头生角，得而食之，寿千岁。”在神仙思想盛行的汉代，嫦娥化为蟾蜍并没有多少惩罚的意味，反而更加强化了她“长生不死”的仙人特质。
《抱朴子内篇》还说：“虎及鹿、兔，皆寿千岁，寿满五百岁者，其毛色白。”因此月中之兔也被视作长寿的象征，常画成白色，后人遂呼为“玉兔”。汉代墓室壁画及画像石有一个非常重要的题材便是西王母神话，西王母作为掌握不死药、能赐人长生的女神，在两汉时期受到了广泛的崇拜。
画像石里的西王母大都采用正面端坐的姿态，神情严肃，她的身边围绕着许多仙人瑞兽，其中就有持杵捣药的神兔，它们很显然与“不死之药”关系密切。西汉至东汉早期的画像石中，玉兔多为奔跑状，东汉中期之后，受捣药兔的影响，玉兔也出现捣药造型，并最终成为了玉兔的标准形象，乐府古辞《董逃行》有“白兔长跪捣药虾蟆丸”之句，魏晋人傅玄《拟天问》也说：“月中何有？白兔捣药，兴福降祉。”
捣药玉兔取代奔兔，意味着人们对月中场景的描绘不再受到月影轮廓的局限，原本外形就不怎么讨喜的蟾蜍退居次要位置，嫦娥则摆脱了化为蟾蜍的命运，被塑造成掌管月宫的仙女。
故宫博物院藏有两枚唐代的月宫图铜镜，都为八瓣菱花形，镜背做出内凹的正圆形月轮。其中一枚以桂树居中，树干隆起为镜钮，桂树右侧绣带飘舞的仙人当是嫦娥，左侧是正在捣药的玉兔，玉兔下方有一只小小的蟾蜍；另一枚正中饰龟钮，钮之右上方为桂树，左上方是嫦娥，一手托果盘，一手擎着书有“大吉”二字的方牌，龟钮下方是一泓海水，上有“水”字，右侧是蟾蜍，左侧是玉兔和捣药的杵臼。
嫦娥、蟾蜍、玉兔皆与长生不死有关，龟亦被认为“寿可千岁”，两枚铜镜上的月宫图像应属于庆寿题材，很可能是唐玄宗时群臣在八月五日“千秋节”（玄宗诞辰）献给皇帝贺寿的“千秋镜”，而“千秋节”又被很多学者看作是“中秋节”形成的前奏。
唐代之后，蟾蜍逐渐从月中消失，玉兔成为月宫的主要“代言人”。如皇帝冕服所用十二章的月纹，在传为阎立本绘《历代帝王图》里，还沿用了汉代以来的构图，满月正中有一棵桂树，树下两旁的模糊阴影当为蟾蜍与玉兔，到元代的《增新类聚事林广记》中，“冕服十二章图”的月纹就只有桂树和玉兔捣药了，此后各代皆相沿不改。
玉兔还被人们设计成祝福长寿的吉祥图案，广泛应用于器物、服饰、织物的装饰上，这类纹样在元明时期最为流行，通常由玉兔、灵芝、寿字等元素组合而成。故宫藏元代景德镇窑釉里红划花兔纹玉壶春瓶，在腹部刻划一只玉兔，以釉里红点睛，玉兔前后均饰有硕大的灵芝。另一件明代兔形佩以白玉为质，圆雕成卧兔，口中衔着一朵灵芝（兔耳套有小圆环，可用来悬挂），与此相似的还有台北故宫收藏的明代雕玉兔。
三件玉兔均是回首顾望的姿势，表示“顾兔（菟）”之意。
到宋代，“中秋”已成为重要的节日，赏月是中秋节的主要活动，并随之出现了很多与明月、玉兔有关的节物风俗。到了明朝，人们每逢时令节日都要穿着华丽的吉服，在衣身点缀应景的图案，如元宵用灯景、端午用五毒艾虎、七夕用鹊桥、重阳用菊花，中秋则用玉兔。这些节日图案通常做成补子，或圆或方，装饰在衣服的前胸、后背处。
宫中使用的吉服补子更强调皇家元素，往往将龙、凤纹样置于醒目位置，玉兔等节日图案被缩小后放在底部或一侧，仅仅作为点缀。
明神宗朱翊钧生于嘉靖四十二年八月十七日，这天就成了他的“万寿圣节”。皇帝的万寿节还要包括前后各三日在内，所以神宗的生日实际上与中秋节是重叠的，宫中常将两节并提，故有“时值中秋，天开万寿”之语。两节期间都要穿吉服，而具有中秋与庆寿双重寓意的玉兔自然成了当仁不让的主角。
定陵出土了多件玉兔纹样的服饰，除了前面提到的奔兔纱匹料，还有明神宗棺内随葬的一对镶紫晶兔纹金簪，簪首以金托镶嵌紫晶兔，伏卧回首，口衔金灵芝。孝靖皇后有一对金环镶宝玉兔耳坠，金耳环宛如一轮圆月，下垂白玉雕琢成的捣药玉兔，足踏镶宝金云朵，十分精巧可爱。
另一对镶宝双兔万字鎏金银簪也属于孝靖后，簪首为如意云头，中心嵌蓝宝石，云头上饰一株小灵芝，两边各立一只奔兔，簪脚上部刻镂花纹，并焊三片方形金托，一片嵌白玉“万”字，另二片上的文字缺失。
刘若愚《酌中志》说内官在节日时于官帽中央插戴铎针，俱用应景样式：“中秋则月兔……遇万寿圣节则万万寿、洪福齐天之类。”因此可以推测鎏金银簪上有可能镶嵌的是“万万寿”三字。
清代宫廷各节令都要演出月令承应戏，如中秋节的《草木衔恩》是二十出的大戏，有十二月花神同台出场，立于戏台仙楼。扮演八月花神的演员所穿花神衣（戏衣），纹样突出中秋主题，衣身及缘边刺绣玉兔、桂花以及佛手、瓜瓞纹等，每只玉兔外用平金线做八合如意圈边，左右对称排列，玉兔或奔或卧，形态逼真。
晚明《帝京景物略》还提到京城中秋节有祭月的风俗，纸肆里售卖“月光纸”：缋满月像，趺坐莲华者，月光遍照菩萨也。华下月轮桂殿，有兔杵而人立，捣药臼中。纸小者三寸，大者丈，致工者金碧缤纷。家设月光位，于月所出方，向月供而拜，则焚月光纸。陆启泓《北京岁华记》也说中秋之夜家家供奉“月宫符象”，符上画兔“如人立”，庭中摆放时令瓜果，又在饼面绘“月宫蟾兔”，男女人皆肃拜烧香，到次日早晨再将纸符焚化。
清代将月光纸称作“月光（亮）马儿”或“月光神马（码）”，《燕京岁时记》曰：京师谓神像为神马儿，不敢斥言神也。月光马者，以纸为之，上绘太阴星君，如菩萨像，下绘月宫及捣药之玉兔，人立而执杵……向月而供之，焚香行礼，祭毕与千张、元宝等一并焚之。
除月光纸外，还有一种给儿童祭拜用的泥塑玉兔像，不再是捣药的样子，而是将身体做成人形，还要穿戴衣冠，明人纪坤《戏题》诗序云：“京师中秋节，多以泥抟兔形，衣冠踞坐如人状，儿女祀而拜之。”这种泥塑玉兔在清代非常流行，被人们尊称为“兔儿爷”。《侧帽余谭》记载：都下例于中秋，家家祀月中之兔，尊之为‘兔儿爷’。逐利者肖其像如人状，有泥塑者、布扎者、纸绘者，堆积市上，几于小山。家人携小儿女购归，陈瓜果拜之。
兔儿爷造型多样，大小不一，深受人们的喜爱，民间在中秋之夜都要买来供奉，杨米人《都门竹枝词》便有“月饼高堆尖宝塔，家家都供兔儿爷”的描述。
这种风俗甚至影响到了宫中，《清稗类钞》云：中秋日，京师以泥塑兔神，兔面人身，面贴金泥，身施彩绘，巨者高三四尺，值近万钱，贵家巨室多购归，以香花饼果供养中秋日，京师以泥塑兔神，兔面人身，面贴金泥，身施彩绘，巨者高三四尺，值近万钱，贵家巨室多购归，以香花饼果供养之，禁中亦然。
故宫博物院有数尊清代晚期的泥塑兔儿爷，大的高三四十厘米，小的仅七厘米，皆是兔首人身，打扮如同戏曲中的武将，头戴金盔，身穿铠甲，外罩大红蟒袍，或骑梅花鹿，或高踞城头，或端坐菊花丛中。这些兔儿爷都是从民间市场里买来，给小皇帝当做中秋节的玩具。
另外，其他文明里也出现过月中有兔的传说，如古代印第安人认为满月时可以看到一只兔子的轮廓，成书于十六世纪的《新西班牙诸物志》（即《佛罗伦萨手抄本》）就收录了一幅表现该传说的插图，在满月中画出一弯新月，环抱着一只兔子。类似的月兔图还见于新疆吐鲁番出土的唐代《伏羲女娲像》，真可谓“隔千里兮共明月”。
2013年12月，中国首辆无人驾驶月球车随“嫦娥三号”探测器成功登上月球表面，在同年9月进行的月球车征名活动中，“玉兔号”得票率排名第一，最终以压倒性优势通过评审，顺利冠名，从此月亮上便真的有了一只来自中国的“玉兔”。