百姓說這件事，都拍手稱快。
不久，明朝皇族楚王得知李時珍醫術高明，就把他召去，讓他以王府“奉祠正”（管祭祀禮節的八品官員）的名義掌管王府良醫所的事務。
李時珍進駐王府，閱讀了許多以前從未見過的醫書藥典，眼界大開，醫術更進一步。楚王有個王子朱華奎，得了氣厥症，用現在的話來講就是抽風病，經常發作，許多醫生都治不好。李時珍一到王府，大家都把希望寄托在他身上了。
李時珍不負眾望，妙手回春醫好了小王子的病，王妃感激不盡，賞賜李時珍許多金銀財寶，可他堅決不肯接受，因此也頗得府內上下的好感。王公貴族們也紛紛宴請李時珍診病。
富順王朱厚焜膝下有一個愛孫，從小視為掌上明珠，寵愛無比。但是，他的這個孫子居然喜歡吃燈花，一旦聞到燈燃亮的氣味就大哭索要，還特別愛吃花生米，甚至吃泥土，許多醫生對這個怪癖束手無策。李時珍知道後，就前往診病，他根據前人的經驗和自身的實踐，仔細觀察診斷後，用百部、使君子、鶴虱、檳榔等殺蟲治癖之藥，研成粉末，製成藥丸，讓小王孫每天服二十粒，一付藥下去就痊愈了。李時珍高明的醫術在王府中盛傳。一傳十，十傳百，求診者日盛一日。有一次，王府來了一位皇家宗室的老夫人，已經六十多歲了。一直受腸結病的痛苦折磨，長期便秘，犯起病來比女人生孩子還難受。皇家宗室拜訪名醫不計其數，但都不能治好老夫人的病。這病已經折磨老夫人三十多年了，家人耳聞了李時珍的高明醫術，便請他遠道而來。李時珍對老夫人進行了觀察，發現她體肥身胖，性情憂鬱，每日吐痰一小碗還多，表現出極明顯的“火症”跡象。於是，李時珍就對症下藥，乃用牽牛、皂莢製成利於通便的丸劑，讓老夫人服用。然後再用其他藥物並伴之以精神療法使她神情爽朗，最後讓她祛痰氣順，健康如初。
嘉靖三十四年（1555年），明朝皇帝因過多服食丹藥，身體每況愈下，就下令整頓太醫院。
嘉靖三十五年（1556年），皇帝詔令各地推舉名醫，以補充京城太醫院的缺額。據說，明朝皇帝通過皇族成員的口傳，也略知李時珍的情況，便下令“薦醫”。
然而李時珍到了北京並沒有獲得統治者的重視。對此，李時珍當然不會放在心上。相反，他覺得太醫院中有些優越的條件正可以充分利用，以豐富自己的研究，這反倒成了他去北京的更重要的收獲。
他從前讀過《銅人腧穴針灸圖經》和《銅人針灸經》，當他得知那個顯示人體穴位的銅人模型就供奉在太醫院藥王廟裏的時候，非常興奮。太醫院常常在這裏用銅人考針灸科的學生，所以他有許多機會走進去，對模型所示人體各個穴位進行仔細辨識。他雖然不學針灸，但把人體每一個穴位、經絡都熟記在心，後來他著成了《氣經八脈考》等書。
太醫院所屬的壽藥房、禦藥庫也是最能引起他興趣的地方。那裏放著從各地進貢來的名貴藥物，李時珍當然不會放過機會，對這些藥物做一番研究。
他還研究北俗，對於北方人民飲食起居上的一些小問題也十分關注。他在四郊活動時，把農家用暖窖保藏韭黃的方法也學會了。
李時珍在太醫院工作了大約一年，就托病辭去了工作。因為當時明朝的嘉靖皇帝不理朝政，崇信“靈丹妙藥”，妄想成仙。上行下效，太醫們整天和一些方士往來，在宮中設立神壇和煉丹所，夢想煉成“長生不老藥”。太醫中的一些人排擠剛直不阿、身懷絕技的李時珍。他因此難以與他們久處，便托病辭官返鄉。