Als diatonische Tonleiter wir die, in der europäischen Musik übliche Tonleiter aus Ganzton- und Halbtonschritten bezeichnet.
Andere, nicht-diatonische Tonleitern, sind u.a. die pentatonische, chromatische Tonleiter, bzw. Tonleitern, die aus anderen Tonschrittgrößen bestehen.
Die diatonische Tonleiter wird auf folgende Weise abgeleitet:

Der Quintenaufbau über den Ton f
Von f beginnend lassen sich sechs Quinten aufeinanderfolgend aufschichten.
Alternativ kann man auch sagen: fünf Quinten von c aufwärts und eine zusätzliche Unterqint f-c.
Werden die gewonnenen Töne in einen Oktavbereich, hier die erste Oktave, beginnend mitc’, hinein-oktaviert,

Die Quintenfolge über c‘ oktaviert.
so entsteht vom Ausgangston, oder Grundton eine Tonreihe bzw. Tonleiter, die sich aus (c-d-e) 2 Ganzton-, (e-f) 1 Halbton, (f-g-a-h) 3 Ganzton- und (h-c) 1 Halbtonschritt aufbaut.

In der Anordnung zur Stammtonreihe von c‘ aus.
Diese heute so gebräuchliche Tonleiter hat sich seit der griechischen Antike allmählich aus dem damals begründeten Tonmaterial heraus entwickelt. Die antiken Skalen (Tonleitern) wurden nach drei Geschlechtern geordnet: diatonisch, chromatisch und enharmonisch. – Das antike griechische Tonsystem kannte noch weitere Tonschrittgrößen als die heute üblichen Halb- und Ganztonschritte.
Halbtonschritte wirken aufwärts als Leitton. Sie haben einen starken Strebecharakter zum Halbton über ihnen. Sie verstärken dessen Grundtoncharakter, bzw. Klanggewicht. (Klanggewicht nicht im Sinne einer „Schwere“, der über den Leitton erreichte Zielton wird als „Ruheton“ gegenüber dem unruhigen „Strebeton“ empfunden.)

Leittöne in zwei ionischen Tetrachorden (= C-Dur Tonleiter)
Abwärts wirken sie als Gleitton, insbesondere in den Molltonleitern. Der erreichte Ton wird infolge der Hinführung durch den Gleitton ebenfalls herausgehoben. Allerdings weniger stark als ein Grundton.

Gleittöne in einem phrygischen und einem dorischen Tetrachord (c-Moll Tonleiter, abwärts)
Die klangliche Strebe-Richtung des Halbtonschritts wird durch seine Stellung innerhalb der Leiter, bzw. des Tetrachords bestimmt. Er wirkt dabei wie ein Massegewicht in der Klanglichkeit des Tetrachords.
Befindet sich der Halbtonschritt am oberen Ende des Tetrachords, zwischen drittem und viertem Ton,

ionisches Tetrachord
strebt dieses aufwärts, nach oben.
Ausgeglichen, in sich mittig – zwischen Dur und Moll, gewissermaßen im neutralen Gleichgewicht ruhend oder schwebend erscheint es, wenn der Halbtonschritt
zwischen zweitem und dritten Ton des Tetrachordes steht.

dorisches Tetrachord
Liegt der Halbtonschritt am unteren Ende, zwischen den ersten beiden Tönen, sozusagen zu Beginn des Tetrachordes,

phrygisches Tetrachord
so erhält dieses eine klangliche Schwere, es ist abwärts gerichtet. Der Klang hat nun eindeutig Mollcharakter.

ionisches, dorisches, phrygisches Tetrachord von c‘ aus
Noch ein weiteres Tetrachord ist üblicher Bestandteil unserer Tonleitern:

Zwei Halbtonschritte erzwingen übermäßigen Tonschritt un der Mitte.
Die beiden Halbtonschritte zwischen erstem und zweitem, sowie drittem und viertem Ton erzwingen einen übermäßigen Tonschritt in der Mitte des Tetrachords, da das Rahmenintervall der Quarte c-f sonst verändert würde.
Im 17. Jh. kristallisierte sich das für die Musik bis ins späte 19. Jh. maßgebliche Dur-Moll-System heraus. Ein Großteil der bis dahin üblichen Kirchentönewurde durch die bevorzugte Anwendung der ionischen und der äolischen Skala verdrängt, die wir heute als Dur- und Moll-Tonleiter kennen.
Die zunehmende Ausweitung des harmonischen Tonraums, der Wunsch Dreiklänge auf allen Tönen der Tonleitern (einschließlich deren Alterationen) zu spielen, bzw. zu singen, führte zum Aufbau eines Tonleitersystems, in dem alle Leitern musikalisch logisch aufeinander folgen.
Zwei aufeinanderfolgende ionische Tetrachorde führen zur ionischen, d.h. zur Dur-Tonleiter. Der Name der jeweiligen Tonleiter leitet sich von deren Grundton (Ausgangston) und der Bezeichnung des Tongeschlechts, Dur oder Moll, ab

C-Dur-Tonleiter
Die nächst höhere Tonleiter beginnt nun mit dem zweiten, dem oberen Tetrachord der Ausgangstonleiter.
Dieses wird zum ersten Tetrachord der neuen Leiter, dem ein weiteres Tetrachord angefügt wird.

ionisches und dorisches Tetrachord über g‘
Aus der Stammtonreihe ergeben die vier Töne des zweiten Tetrachords „nur“ ein dorisches Tetrachord. In der Stamtonreihe befindet sich die beiden Halbtonschritte zwischen h-c und e-f. Daher ist das zweite Tetrachord nun ein dorisches.
Um zu einer Dur-Tonleiter zu werden muss der Halbtonschritt um eine Position aufwärts „verschoben“ werden, also der Abstand zwischen e und f vergrößert werden. Dies geschieht durch eine Alteration, der Erhöhung des Tons f um einen Halbton – angezeigt durch ein sog. Kreuz. Aus f wird fis.

Zwei ionische Tetrachorde über g‘, die G-Dur-Tonleiter
Die G-Dur-Tonleiter mit ihrem siebten Ton fisist errichtet und damit die erste Kreuz-Tonleiter erreicht.
Diese Schritte werden nun wiederholt, das zweite Tetrachord wird zum neuen ersten und ein weiteres angehängt.

ionisches und dorisches Tetrachord über d‘
Wie zuvor reicht das vorhandene Tonmaterial mit dem zu fis hochalteriertem f für eine Dur-Tonleiter mit derem starkem Leitton, dem Halbtonschritt zwischen siebter und achter Tonleiterstufe, nicht aus. Eine zusätzliche Erhöhung, czu cisist nötig.

Zwei ionische Tetrachorde über d‘, die D-Dur-Tonleiter
Diese Schritte lassen sich nun fortsetzen, um auf diese Weise in Quintschritten (zwei Tetrachorde folgen im Abstand einer Quinte) alle gebräuchlichen Kreuz-(Dur-)Tonleitern zu errichten.

Die Gis-Dur- und Dis-Dur-Tonleitern benötigen doppelt alterierte (um zwei Halbtonschritte erhöhte) Stammtöne, fisis und cisis. Diese werden mit einem sog. Doppelkreuz gekenzeichnet.

Doppelkreuze fisis und cicis, Erhöhung des Stammtons um zwei Halbtonschritte
So ergeben die Grundtöne der Dur-Tonleitern des Kreuz-Bereiches eine Quintfolge von c an aufwärts: c-g-d-a-e-h-fis-cis-gis-dis. (Der Quintenzirkel im Uhrzeigersinn.) Diese ließe sich theoretisch fortsetzen und damit die Anzahl der nötigen Doppelkreuze erhöhen, sie haben aber in der musikalischen Praxis keine Bedeutung. Hier würde eine enharmonische Verwechselung greifen, um eine bessere Lesbarkeit zu ermöglichen. ( Statt Gis-Dur würde As-Dur geschrieben werden, statt Dis-Dur, Es-Dur.)
Wie die Tonleitergrundtöne, bilden auch die Kreuz(#)-Vorzeichen in der Folge ihres Auftretens eine Quintfolge aufwärts: fis, cis, gis, dis, eis, aus, his, (fisis, cisis)etc.

Dasselbe „Bauprinzip“, nur in umgekehrter Abfolge, führt uns, in gewisser Weise in die harmonisch von der Kreuz-Sphäre abgewandten Seite, den Dur-Tonleitern mit b-Vorzeichen. Die jeweilige Stammtöne werden tief-alteriert (um einen Halbtonschritt niedriger, nach untersuchen versetzt).
Ausgangspunkt ist wieder die „neutrale“ C-Dur-Tonleiter.

C-Dur-Tonleiter, oktaviert
Dem unteren, ersten Terachord wird ein neues Tetrachord vorangestellt. Damit wird das zuvor erste, nun zum zweiten Tetrachord. (Unsere allgemeine musikalischen Hör- und Betrachtungsrichtung ist immer von unten nach oben, also aufwärts gerichtet.)

lydisches und ionisches Tetrachord
Da in der Stammtonreihe, wie erwähnt, die Halbtonschritte zwischen e-f und h-c liegen, entsteht hier als unteres ein lydisches (aus drei Ganztonschritten, im Rahmen einer übermäßigen Quarte bestehenden) Tetrachord und zusammen mit dem ionischen obenauf, die lydische Tonleiter. Der Halbtonschritt zwischen viertem und fünften Ton muss zum Ganztonschritt werden. Der Ganztonabstand zwischen – hier – a und h muss sich halbieren, d.h. h muss zu b „erniedrigt“ werden. Die Kenntlichmachung erfolgt durch das vogezeichnete „b“.

ionisch und ionisch über f, die F-Dur-Tonleiter
Das ionische Tetrachord über f wird nun zum zweiten, durch die Voranstellung eines neuen ersten Tetrachords von b aus.

lydisch und ionisch von b aus.
Das wiederkehrende Phänomen: hier muss nun die vierte Tonstufe, e, zu estief-alteriert werden, um aus der B-Lydisch- eine B-Ionisch-, also B-Dur-Tonleiter zu erhalten.

Zwei ionische Tetrachorde über b, die B-Dur-Tonleiter
Auch hier führt die Fortsetzung der weiteren Voranstellungen von Tetrachorden in Quintschritten abwärts zur Reihe der B-Tonleitern in Dur. Nötig ist ebenfalls, wie schon in den Kreuz-Tonarten zuvor, die jeweilige Hinzufügung einer Alteration, der Veränderung oder Versetzung eines Tones um einen Halbtonschritt nach unten, mithilfe eines B-Vorzeichens.

die eiteren Kreuz-(Dur-)Tonleitern
Die in „tieferen“ B-Tonarten nötigen Doppel-B’s erschweren auch hier die Lesbarkeit, sodass wieder die enharmonische Verwechselung zur Anwendung käme.
(Enharmonische Verwechselung eines Kreuz(#)-Tones durch den entsprechenden „gleichgelegenen“ B(b)-Ton, z.B.: dis/es,deses/c oder eis/f etc.)
Die Abfolge der B-(Dur-)Tonarten in Quintschritten von c als der neutralen Mitte: c -f-b-es-as-des-ges-ces-fes(Der Quintenzirkel entgegen dem Uhrzeigersinn).
Auch diese Reihe ist theoretisch fortsetzbar, was praktisch aber nutzlos wäre.
Auch das Eintreffen der B’s in der Abfolge der B-Tonarten ergibt wieder eine Quintreihe, ebenfalls abwärts, wie die Grundtonfolge der B-Tonarten: b-es-as-des-ges-ces-fes-(heses-eses) etc.

Um den Notentext nicht durch eine Flut an Versetzungs- oder Vorzeichen unleserlich zu machen, ist es übliche Praxis, die der Tonart grundsätzlich zugehörigen Vorzeichen in der Notenzeile, unmittelbar nach dem Notenschlüssel, voranzustellen.
Dabei gibt die Regel, dass alle Vorzeichen innerhalb der fünf Notenlinien bleiben. Daher wechselt die Folge zwischen Quarten aufwärts und Quinten abwärts – in den B-Tonarten. Die Vorzeichenfolge der Kreuztonarten verläuft umgekehrt: Quarten abwärts und Quinten aufwärts.

