李時珍生於明武宗正德十三年(1518年)，新州（治所在今湖北省蘄春縣蘄州鎮）一個醫藥世家。他祖父是位中醫大夫。
他的父親李言聞字子鬱，號月池，從小博學經史，多次參加考試考了個秀才。與同鄉張氏結為夫妻。後生育長子李果珍；一個女兒長大後嫁給附近一個姓柳的人家；次子李時珍，字東壁，號瀕湖。他母親張氏自從生下他不久便大病纏身，長期臥床不起。
生活不能自理，更無力照料年幼的。李時珍使她身體瘦弱，經常鬧病，藥不離口。在他很小的時候，他的祖父又離開了入世。但他的父親李言聞肩負沉重的生活擔，把年幼的李時珍送到蘄州城裏的顧家私塾讀書。他很快就認識了許多字，能夠背誦經書裏的一些名篇。
李時珍念了幾年私塾，被迫輟學在家。其父李言聞為了養家湖口，把主要精力投人到行醫治病上，年幼的李時珍跟隨父親和哥哥進山采藥。
他很早就能辨別出許多藥材的名字，經常帶著小朋友到山野裏尋找草藥，每次上山采藥，總是帶著收獲回來向父親請功，可他父親從不熱心，或表揚他。
醫生這職業自古以來明朝尤為突出，被視為“下九流”的行當。在民間當個鈴醫猶如巫師和算命先生一樣被人歧視，社會地位非常低下。許多行醫之人紛紛想方設法跳槽改行。到了明朝，明皇帝曾做堂而皇之規定：凡是醫戶人家，至少有一個兒子繼承父業，確保整個社會的醫生數量不會減少，祖傳秘方不至於失傳。
李時珍的代父親李言聞從祖輩及自己的行醫生涯中深知民間醫生的苦衷，他特別羨慕那些科舉入仕、光宗耀祖的書生。根據自己的觀察，他斷定長子李果珍成不了大器，而次子李時珍倒像是一塊讀書的材料。因此，他讓李果珍學醫繼承祖業，而把全部的希望都寄托在李時珍的身上。
為阻止李時珍對醫學的興趣，引導他集中精力苦讀聖賢之書，參加科舉考試，李言聞給李時珍講述了許多古代名人重儒輕醫的故事：李時珍明白父親的用意。
當他親眼目睹他父親被那些鄉紳富豪們欺侮，心中便激發——彭足了他好好讀書勇氣。
剛10歲的李時珍，在父親的嚴格要求下，他刻苦學習儒家的經典著作。
明朝的科舉考試主要是考儒家經典《四書》和《五經》。《四書》包括《大學》、《中庸》、《論語》和《孟子》四部著作：《五經》是指《詩經》、《書經》、《禮記》、《易經》、《春秋》。“明古字古言”的工具書——《爾雅》。《爾雅》是我國最早的一部詞典。
李時珍愛讀《爾雅》，卻不願意學作那空洞枯燥的八股文。八股文是明朝科舉考試作文的固定格式，官方規定考生作文必須分破題、承題、起講、入手、起股、中股、後股和束股八個部分去寫，要求文字對偶，排比有序，且限定字數和內容。文章的題目均出自《四書》《五經》，解釋以朱熹的《四書集注》為依據，不得隨意發揮，非常教條。李時珍對此十分反感，但為了獵取功名又不能不硬著頭皮去學習寫作。就在他14歲那年，亦即明世宗嘉靖十年（153年），李時珍由父親和蘄州知州周訓陪同到黃州府（今湖北黃岡）應考。他初戰告捷，一舉中了秀才。
李時珍考中秀才之後，其父李言聞覺得臉上有光，時常帶他見識一下那些鄉紳名流家庭。位於該州東門外全勝坊的顧家對李時珍來說已經不陌生了，他曾經在顧家私塾讀過書，況且他兩家隻有一橋之隔，所以李時珍非常清楚那家人的所作所為。打心眼裏不喜歡這樣的人家。顧敦比較重才，很賞識小時珍的智慧，給他講了一些立身處世的大道理，鼓勵他伏案苦讀，走科舉成才之路。李時珍17歲那年，他首次到省城武昌（今同）參加鄉試，結果掃興而歸。
他不甘心失敗。連續幾年的超負荷投入複習備考的疲勞使李時珍的身體逐漸瘦弱多病。時隔3年，李時珍再次帶著父親的囑托、帶著疾病奔赴武昌參加舉人考試，結果又落榜而還。
李時珍這次趕考歸來，病倒了。渾身發燙，皮膚火燒火燎似的，每天要吐一碗多的黏痰，害得他整天口幹舌燥，難受至極。李時珍憑借自己掌握的有關醫藥知識，蠻有信心地給自己開了一服藥方，采用柴胡、麥門冬、荊瀝等幾味祛疾清熱之藥，可是服用後毫無效果。後來改用父親李言聞選定的名醫李東恒的“獨味黃芩湯”的方子，立見神效，治好了疾病，很快恢複了健康。
從這次患病到康複，李時珍親身體驗了病人的痛苦，認清了名醫高手妙方良藥的神奇療效，從而感受到了醫生這個職業的重要性，更加熱愛醫藥事業。
李時珍大病初愈，在父親的勸說下並沒有放棄通過科舉求取功名的念頭，並不像以前那樣熱心了。在此期間，他與本地的一位姓吳的姑娘結為伉儷。
李時珍明世宗嘉靖十九年（1540年），抱著對科舉的一線希望，第三次去武昌應試，結果再度落選。李時珍萬分惆悵，心灰意冷，他覺得科舉入仕的大門不是為窮人開放的。從而使他認為，“學而優則仕”的說教已成泡影，追求的不再是虛幻的夢境。李時珍向他父親發誓：“古人以學業顯耀門庭，為兒就拿醫藥學來報答您的養育之恩！”此後，李時珍與醫藥學結下了不解之緣。精心投入神聖的醫藥學領域。