毎年2回、春分日に春季皇霊祭（しゅんきこうれいさい）、秋分日に秋季皇霊祭（しゅうきこうれいさい）が斎行される。
元々この日はお彼岸であって、先祖を祭る日であった。またお彼岸に最も近い戊の日は、社日として氏子が氏神たる神社に参詣し、春は五穀豊穣を祈り、秋は実りある収穫に感謝する習わしがあった。
1878年（明治11年）にそれまでの歴代天皇や主たる皇族の忌日を春と秋にまとめ奉祀した。1908年（明治41年）9月19日制定の「皇室祭祀令」では春季皇霊祭・秋季皇霊祭ともに大祭に指定。同法は1947年（昭和22年）5月2日に廃止されたが、1948年（昭和23年）以降も宮中では従来通りの春季皇霊祭・秋季皇霊祭が行われている。祭祀に続いて皇霊殿の前庭にて神楽の東遊が奏される。
また、「年中祭日祝日ノ休暇日ヲ定ム」および「休日ニ関スル件」により、春季皇霊祭は1879年（明治12年）から1948年（昭和23年）まで、秋季皇霊祭は1878年（明治11年）から1947年（昭和22年）まで同名の祝祭日（休日）であった。以降も「国民の祝日に関する法律」により、それぞれ春分の日・秋分の日と改称されて国民の祝日となっている。
3月春分の日に、天皇自ら宮中三殿の一つである皇霊殿(こうれいでん)で、歴代天皇はじめ皇后・皇族すべての皇祖の神霊を祀(まつ)る皇室の大祭である。
9月秋分の日にも秋季皇霊祭が同様に行われ、第二次世界大戦前は国の祭日であったが、戦後は春分の日、秋分の日として国民の祝日となっている。
もと皇室での先祖の祭儀は、古く古典（記紀など）に皇祖の御霊(みたま)を祀った例がみられるが、平安中期以降は京都御所清涼殿(せいりょうでん)内の御黒戸(おくろど)の間(ま)で仏式で行われ、明治以降神仏分離によって神式による祭典となった。
当初は神祇官(じんぎかん)にて崩御日にあたる御正辰祭(ごしょうしんさい)が行われたが、1878年（明治11）から天皇の親祭による春秋二季の皇霊祭となり今日に至る。
また、当日皇霊殿前庭で「東遊(あずまあそび)」の儀がある。
