李家世代業醫，祖父是“鈴醫”。父親李言聞，號月池，是當地名醫。那時，民間醫生地位很低。李家常受官紳的欺侮。因此，父親決定讓二兒子李時珍讀書應考，以便壹朝功成，出人頭地。李時珍自小體弱多病，然而性格剛直純真，對空洞乏味的八股文不屑於學。自十四歲中了秀才後的九年中，其三次到武昌考舉人均名落孫山。於是，他放棄了科舉做官的打算，專心學醫，於是向父親求說並表明決心：“身如逆流船，心比鐵石堅。望父全兒誌，至死不怕難。”李月池在冷酷的事實面前終於醒悟了，同意兒子的要求，並精心地教他。不幾年，李時珍果然成了壹名很有名望的醫生。
《本草綱目》***五十二卷，分十六部、六十類。經二十七年（1578年）著成。***收載歷代諸家本草所載藥物壹千八百九十二種,其中植物藥1094種。礦物、動物及其他藥798種，有374種為李氏所新增。每種藥首先以正名為綱，附釋名為目；其次是集解、辨疑、正誤，詳述產狀；再次是氣味、主治、附方，說明體用。內容極其豐富，是我國藥物學的寶貴遺產，對後世藥物學的發展作出重大貢獻。
《本草綱目》的故事於行醫的十幾年中，李時珍閱讀了大量古醫籍，又經過臨床實踐發現古代的本草書籍 “品數既繁，名稱多雜。或壹物析為二三，或二物混為壹品”（《明外史本傳》）。特別是其中的許多毒性藥品，竟被認為可以“久服延年”，而遺禍無窮。於是，他決心要重新編纂壹部本草書籍。從三十壹歲那年，他就開始醞釀此事，為了“窮搜博采”，李時珍讀了大量參考書。家藏的書讀完了，就利用行醫的機會，向本鄉豪門大戶借。後來，進了武昌楚王府和北京太醫院，讀的書就更多，簡直成了“書迷”。他自述“長耽嗜典籍，若啖蔗飴”（《本草綱目》原序）。顧景星在《李時珍傳》裏，也贊他“讀書十年，不出戶庭，博學無所弗瞡”。他不但讀了八百余種萬余卷的醫書，還看過不少歷史、地理和文學名著及敦煌的經史巨作連數位前代偉大詩人的全集也都仔細鉆研過。
他還從中摘錄了大量有關醫藥學的詩句。而這些詩句也確實給了他許多真實有用的醫藥學知識，幫助他糾正了前人在醫藥學上的許多謬誤。如古代醫書中，常常出現“鶩與鳧”。它們指的是什麽？是否有區別？歷代藥物學家眾說紛紜，爭論不休。李時珍摘引屈原《離騷》中的“將與雞鶩爭食乎”，“將泛乎若水中之鳧乎”兩句，指出詩人把“鶩”與“鳧”對舉並稱，就是它們不是同壹種禽鳥的明證。他又根據詩中對它們不同生活環境的描繪，證明“鶩”是家鴨，“鳧”是野鴨子，藥性不同。屈原的詩賦，竟成了李時珍考證藥物名實的雄辯依據。 在編寫《本草綱目》的過程中，最使李時珍頭痛的就是由於藥名的混雜，使藥物的形狀和生長的情況十分的不明。過去的本草書，雖然作了反復的解釋，但是由於有些作者沒有深入實際進行調查研究，而是在書本上抄來抄去在“紙上猜度”，所以越解釋越糊塗，而且矛盾倍出，使人莫衷壹是。例如藥物遠誌，南北朝著名醫藥學家陶弘景說它是小草，象麻黃，但顏色青，開白花，宋代馬誌卻認為它像大青，並責備陶弘景根本不認識遠誌。又如狗脊壹藥，有的說它像萆薢，有的說它像拔葜，有的又說它像貫眾，說法極不壹致。類似此情況很多，李時珍不得不壹次又壹次地擱下筆來。這些難題該怎樣解決呢？
在他父親的啟示下，李時珍認識到，“讀萬卷書”固然需要，但“行萬裏路”更不可少。於是，他既“搜羅百氏”，又“采訪四方”，深入實際進行調查。 李時珍穿上草鞋，背起藥筐，在徒弟龐憲、兒子建元的伴隨下，遠涉深山曠野，遍訪名醫宿儒，搜求民間驗方，觀察和收集藥物標本。
他首先在家鄉蘄州壹帶采訪。後來，他多次出外采訪。除湖廣外，還到過江西、江蘇、安徽好多地方。均州的太和山也到過。盛產藥材的江西廬山和南京的攝山、茅山、牛首山，估計也有他的足跡。後人為此寫了“遠窮僻壤之產，險探麓之華”的詩句，反映他遠途跋涉，四方采訪的生活。 李時珍每到壹地，就虛心地向各式各樣的人物請求。其中有采藥的，有種田的，捕魚的，砍柴的，打獵的。熱情地幫助他了解各種各樣的藥物。比如蕓苔，是治病常用的藥。但究竟是什麽樣的？《神農本草經》說不明白，各家註釋也搞不清楚。李時珍問壹個種菜的老人，在他指點下，又察了實物，才知道蕓苔，實際上就是油菜。這種植物，頭壹年下種，第二年開花，種子可以榨油，於是，這種藥物，便在他的《本草綱目》中壹清二楚地註解出來了。
不論是在四處采訪中，還是在自己的藥圃裏，李時珍都非常註意觀察藥物的形態和生長情況。
蘄蛇，即蘄州產的白花蛇。這種藥有醫治風痹、驚搐、癬癩等功用。李時珍早就研究它。但開始，只從蛇販子那裏觀察。內行人提醒他，那是從江南興國州山裏捕來的，不是真的蘄蛇。那麽真正蘄蛇的樣子又是怎麽樣的呢？他請教壹位捕蛇的人。那人告訴他，蘄蛇牙尖有劇毒。人被咬傷，要立即截肢，否則就中毒死亡。在治療上述諸病有特效，因之非常貴重。州官逼著群眾冒著生命危險去捉，以便向皇帝進貢。蘄州那麽大，其實只有城北龍峰山上才有真正的蘄蛇。李時珍追根究底，要親眼觀察蘄蛇，於是請捕蛇人帶他上了龍峰山上。那裏有個狻猊洞，洞周圍怪石嶙峋，灌木叢生。纏繞在灌木上的石南藤，舉目皆是。蘄蛇喜歡吃石南藤的花葉，所以生活在這壹帶。李時珍置危險於度外，到處尋找。在捕蛇人的幫助下，終於親眼看見了蘄蛇，並看到了捕蛇、制蛇的全過程。由於這樣深入實際調查過，後來他在《本草綱目》寫到白花蛇時，就得心應手，說得簡明準確。說蘄蛇的形態是：“龍頭虎口，黑質白花、脅有二十四個方勝文，腹有念珠斑，口有四長牙，尾上有壹佛指甲，長壹二分，腸形如連珠”；說蘄蛇的捕捉和制作過程是：“多在石南藤上食其花葉，人以此尋獲。先撒沙土壹把，則蟠而不動，以叉取之。用繩懸起，刀破腹以去腸物，則反尾洗滌其腹，蓋護創爾，乃以竹支定，屈曲盤起，紮縛炕幹。”同時，也搞清了蘄蛇與外地白花蛇的不同地方：“出蘄地者，雖幹枯而眼光不陷，他處者則否矣。”這樣清楚地敘述蘄蛇各種情況，當然是得力於實地調查的細致。 李時珍了解藥物，並不滿足於走馬看花式的調查，而是壹壹采視，對著實物進行比較核對。這樣弄清了不少似是而非、含混不清的藥物。用他的話來說，就是“壹壹采視，頗得其真”，“羅列諸品，反復諦視”。
當時，太和山五龍宮產的“榔梅”，被道士們說成是吃了“可以長生不老的仙果”。他們每年采摘回來，進貢皇帝。官府嚴禁其他人采摘。李時珍不信道士們的鬼話，要親自采來試試，看看它究竟有什麽攻效。於是，他不顧道士們的反對，竟冒險采了壹個。經研究，發現它的功效跟普通的桃子、杏子壹樣，能生津止渴而已，是壹種變了形的榆樹的果實，並沒有什麽特殊攻效。 鯪鯉，即今天說的穿山甲，是過去比較常用的中藥。陶弘景說它能水陸兩棲，白天爬上巖來，張開鱗甲，裝出死了的樣子，引誘螞蟻進入甲內，再閉上鱗甲，潛入水中，然後開甲讓螞蟻浮出，再吞食。為了了解陶弘景的說法是否對頭，李時珍親自上山去觀察。並在樵夫、獵人的幫助下，捉到了壹只穿山甲。從它的胃裏剖出了壹升左右的螞蟻，證實穿山甲動物食蟻這點，陶弘景是說對了。不過，從觀察中，他發現穿山甲食蟻時，是搔開蟻穴，進行舐食，而不是誘蟻入甲，下水吞食，李時珍肯定了陶弘景對的壹面，糾正了其錯誤之處。
就這樣，李時珍經過長期的實地調查，搞清了藥物的許多疑難問題，於萬歷戊寅年（公元1578年）完成了《本草綱目》編寫工作。全書約有200萬字，52卷，載藥1892種，新增藥物374種，載方10000多個，附圖1000多幅，成了我國藥物學的空前巨著。其中糾正前人錯誤甚多，在動植物分類學等許多方面有突出成就，並對其他有關的學科（生物學、化學、礦物學，地質學，天文學等等）也做出貢獻。達爾文稱贊它是“中國古代的百科全書”。