祭祖儀式由相（儐相）擔任讚禮司儀工作，卿大夫擔任大相，士擔任小相。祭品也有嚴格的禮製規定，“國君有牛享，大夫有羊饋，士有豚之犬奠，庶人有魚炙之薦。籩豆脯醢則上下共之”（《國語·楚語》引《祭典》）。《儀禮》《禮記》中詳細記載了士、大夫的祭祖禮。“特牲饋食禮”以豕另加黍稷、魚臘祭祖，為士的祭祖禮；“少牢饋食禮”以羊豕（少牢）加黍稷、魚臘祭祖，禮儀和所用祭器更為隆重，為卿大夫的祭祖禮。其儀節大體為：（1）以卜筮選定祭日和象征祖先的屍，在眾賓中選定執事的“賓”。（2）準備祭器、祭品等。（3）迎屍、獻屍：先由佐食、祝向屍獻食（穀物、瓜果、牲肉）九次，再由主人獻酒。屍祝福（“嘏”）主人並有辭。再由主婦，賓長向屍三獻酒。（4）主人、主婦、眾兄弟、眾賓互相敬酒。（5）將祭食分與參與儀式的眾人以分享祖先的福惠。
《禮記》等記載的天子諸侯祭祖禮最為隆重，要用大牢即羊、豕、牛三種犧牲，天子祭器用九鼎，諸侯用七鼎。禮儀較士大夫開始時增加“祼屍禮”，對屍行九獻之禮。祭品如犧牲、玉帛、酒醴、瓜果等名義上要由王及後妃親自生產。祭日由占卜選定，犧牲選用專門飼養的紅色公牛。屍穿上被祭先祖的遺服充當神主，一切禮儀圍繞他進行，祝作的祝詞、嘏辭也以他為中介。君主要對屍行九獻之禮。《禮記·祭統》說天子諸侯的祭祖禮儀：“夫祭有三重焉：獻之屬莫重於祼，聲莫重於升歌，舞莫重於武宿夜，此周道也。”獻祼是以專用的祼器將清酒和香草煮和的液體灌飲屍者，樂歌則貫穿整個祭祀，認為作樂歌可以降神。編鍾編磬多為祭祖時節歌節舞使用。武宿夜即大武舞，相傳是描述武王伐紂戰爭的舞蹈，以示不忘先祖創業和表現先祖的勇武精神。
祖廟之中祭祀用的祭器有鼎、彝、尊、觚等禮器，統稱為“宗彝”，“宗彝”也是政權的象征。祖廟中的祭品也很講究，它包括三牲、水酒、幣帛及各種菜蔬，五穀和調味品。祭祀祖先時應穿特別製作的服裝。據《儀禮·玉藻》，“天子玉藻，十有二旒，前後邃延，龍卷以祭”，而諸侯應“玄端以祭”。天子佩白玉而玄組綬，公侯佩山蒼玉而朱組綬，大夫佩水蒼玉而純組綬，世子佩瑜玉而綦組綬，士佩□玟而綦組綬。祭祀時，要有音樂歌舞伴奏。
周代以降，黃帝主要作為天帝和上古帝王享祭，但王莽建新以後曾將黃帝作為初祖祭祀。王莽自稱是黃帝後裔，以黃帝為遠祖。據《漢書·王莽傳》記載：（王莽）曰：“‘帝王之道，相因而通；盛德之祚，百世享祀。予惟黃帝、帝少昊、帝顓頊、帝嚳、帝堯、帝舜、帝夏禹、皋陶、伊尹鹹有聖德，假於皇天，功烈巍巍，光施於遠。予甚嘉之，營求其後，將祚厥祀。’惟王氏，虞帝之後也，出自帝嚳；劉氏，堯之後也，出自顓頊。於是封姚恂為初睦侯，奉黃帝後；梁護為修遠伯，奉少昊後；皇孫功隆公千，奉帝嚳後；劉歆為祈烈伯，奉顓頊後；國師劉歆子□為伊休侯，奉堯後；媯昌為始睦侯，奉虞帝後；山遵為褒謀子，奉皋陶後；伊玄為褒衡子，奉伊尹後。漢後定安公劉嬰，位為賓。周後衛公姬黨，更封為章平公，亦為賓。殷後宋公孔弘，運轉次移，更封為章昭侯，位為恪。夏後遼西姒豐，封為章功侯，亦為恪。四代古宗，定祀於明堂，以配皇始祖考虞帝。周公後褒魯子姬就，宣尼公後褒成子孔鈞，已前定焉。”莽又曰：“予前在攝時，建郊宮，定祧廟，立社稷，神祇報況，或光自上複於下，流為烏，或黃氣熏□，昭□章明，以著黃、虞之烈焉。自黃帝至於濟南伯王，而祖世氏姓有五矣。黃帝二十五子，分賜厥姓十有二氏。虞帝之先，受姓曰姚，其在陶唐曰媯，在周曰陳，在齊曰田，在濟南曰王。予伏念皇初祖考黃帝，皇始祖考虞帝，以宗祀於明堂，宜序於祖宗之親廟。其立祖廟五，親廟四，後夫人皆配食。郊祀黃帝以配天，黃後以配地。以新都侯東弟為大□，歲時以祀。家之所尚，種祀天下。姚、媯、陳、田、王氏凡五姓者，皆黃、虞苗裔，予之同族也。書不雲乎？‘惇序九族。’其令天下上此五姓名籍於秩宗，皆以為宗室。世世複，無有所與。其元城王氏，勿令相嫁娶，以別族理親焉。”
王莽以黃帝為初祖，以虞帝為始祖，郊祀黃帝以配天。祭天之配祭禮儀，大致包括以下幾個重要程序：
其一，齋戒。
其二，陳設。安置黃帝神主於上帝神主之左。在黃帝神主前，也陳牛、羊、豕三牲及其他祭器。準備相應祭品。
其三，祭日晨。禮官在請上帝神主至神壇時，也請黃帝神主。皇帝就祭壇。皇帝至上帝神、黃帝神主前上香，請神降臨。並奠玉帛，進俎。
其四，皇帝及眾官俱跪讀祝文，讀祭文畢，皇帝再向上帝神和黃帝獻爵。
其五，行亞獻禮。
其六，行終獻禮。
其七，飲受福胙，撤饌。
其八，送神，望燎。
王莽地皇元年（20），“望氣為數者多言有土功象，莽又見四方盜賊多，欲視為自安能建萬世之基者，乃下書曰：‘予受命遭陽九之□，百六之會，府帑空虛，百姓匱乏，宗廟未修，且祫祭於明堂太廟，夙夜永念，非敢寧息。深惟吉昌莫良於今年，予乃卜波水之北，郎池之南，惟玉食。予又卜金水之南，明堂之西，亦惟玉食。予將新[親]築焉。’……壞徹城西苑中建章、承光、包陽、大台、儲元宮及平樂、當路、陽祿館，凡十餘所，取其材瓦，以起九廟……九廟：一曰黃帝太初祖廟，二曰帝虞始祖昭廟，三曰陳胡王統祖穆廟，四曰齊敬王世祖昭廟，五曰濟北湣王王祖穆廟，凡五廟不墮雲；六曰濟南伯王尊禰昭廟，七曰元城孺王尊禰穆廟，八曰陽平頃王戚禰昭廟，九曰新都顯王戚禰穆廟。殿皆重屋。太初祖廟東西南北各四十丈，高十七丈，餘廟半之。為銅薄櫨，飾以金銀雕文，窮極百工之巧。帶高增下，功費數百巨萬，卒徒死者萬數。”（《漢書·王莽傳》）
王莽地皇三年正月，九廟初成，納神主時，王莽親自謁見，大駕乘六馬，以五彩毛為龍文衣，著角，長三尺。華蓋車，元戎十乘在前。
北魏皇族也自稱出自黃帝，魏太祖道武帝拓跋□天興三年（400）“車駕東巡，遂幸涿鹿，遣使者以太牢祠帝堯、帝舜廟”（《魏書·太祖紀》）；太宗明元帝神瑞二年（415）“幸涿鹿，登橋山，觀溫泉，使使者以太牢祠黃帝廟。至廣寧，登曆山，祭舜廟”（《魏書·太宗紀》）。泰常七年（422），他再次“幸橋山，遣使者祠黃帝、唐堯廟”（《魏書·太宗紀》）。世祖太武帝也於428年“東幸廣寧，臨觀溫泉。以太牢祭黃帝、堯、舜廟”（《魏書·世祖紀》）。高宗文成帝和平元年（460）“東巡，曆橋山，祀黃帝”（《魏書·禮誌一》），也是用太牢之禮對黃帝進行祭祀。