卷首除了序言和《進本草綱目疏》以外，還有全書五十二卷的目錄，說明編寫的方法、體例的《凡例》，以及附圖。
《本草綱目》共有附圖一千一百六十幅。在《本草綱目》初次刻本中曾有“李建元圖”的記載，可以推測這些藥物圖大約是李建元畫的。這些圖雖然不算十分精美，但都比較清楚、真實，對於識別藥物和防止藥物相互混淆，有一定的科學價值。
2《本草綱目》的《序例》和《百病主治藥》
《本草綱目》第一、二卷是《序例》部分。《序例》首先簡明、扼要地介紹了四十一部曆代諸家本草，這些都是李時珍編寫《本草綱目》的主要參考書。《序例》中還列有“引據古今醫家書目”和“引據經史百家書目”，這些也是李時珍編寫《本草綱目》時的參考文獻。
《詩經》是我國最古老的一部民間歌謠集，其中記有到現在還應用的藥物五十餘種，如妄(貝母)、艾(苦艾)、苤苡(車前子)等。《爾雅》是我國古代解釋詞義的書，共收載了各種動植物約三百種，其中可供藥用的有四十種。司馬遷《史記》中這方麵的資料就更豐富了；其中講到漢文帝召見當時有名的醫學家淳於意時，淳於意敘述的二十五個病人的病曆記載——“診籍”，這是我國現存最早的醫案記錄。這些古籍中的有關資料，李時珍都充分采用，正如他自己說的，“上至墳典，下至傳奇，凡有相關，靡(無)不收采”。
序例中還一一列出了《本草綱目》從曆代各種本草中收錄的藥品數目。例如：從陳藏器《本草拾遺》收入了三百六十九種，這是收錄最多的；從《神農本草》收入了三百四十七種，次之；等等。李時珍自己發現、收集的藥物，則有三百七十四種。
為了便於後人學習，李時珍還從曆代醫藥學名著中摘錄了一部分祖國醫藥學的經典理論和有關知識，列入序例，以供查閱。例如：“神農本草經名例”、“五味宜忌”、“服藥食忌”等。其中“神農本草經名例”一節，把《神農本草》收載的三百六十五種藥物分為三類：能夠補養身體，無毒，“多服久服不傷人”的屬於上品，有一百二十種；可以治病補虛，但有一些毒性的是中品，也有一百二十種；專門用來治病但毒性大的為下品，共一百二十五種，使用一定要謹慎，不可久服。
《本草綱目》第三、四卷是“百病主治藥”。其中詳細歸納了當時認識到的各種疾病共一百一十七種，在每種病的後麵開列了治療用的主要藥物。例如在“諸蟲”病項下，李時珍列舉了百多種可以治療人體寄生蟲病的藥物：如使君子、扁蓄、烏梅、龍膽可以治蛔蟲，鶴風、檳榔、百部、榧子可以治蟯蟲等。這些藥現在一般統稱為驅蟲藥。李時珍當時就能了解這麼多驅蟲藥實在不容易。而且他還認為各種驅蟲藥對不同寄生蟲有選擇作用，所以應當因蟲選藥。又如在“失眠”項下，列舉了大棗、酸棗、朱砂、燈心草等藥物；在“痢疾”項下，列舉了白頭翁、綠豆、枳殼、馬齒莧；在“黃疸”項下列舉了茵陳、大黃、白鮮皮、苦參。這些記載，從現代醫學科學角度來看，大體上也都是正確的。
3《本草綱目》的正文內容
由第五卷至五十二卷是《本草綱目》的正文和主要內容。這裏，李時珍把所收錄的一千八百九十二種藥物共分成十六個部分；每部又細分成若幹類，共六十類；各類之下再分別列出所屬的藥物名稱；對每種藥物又按“釋名”、“集解”、“修治”、“氣味”、“主治”、“發明”、“正誤”、“附方”等八個方麵加以解說。對這八個方麵，下麵略作說明。
“釋名”解釋各種藥物的名稱來由，並且列出該種藥物的別名。例如，白頭翁又名野丈人，那是由於白頭翁“近根處有白茸，狀似白頭老翁”而得名的；再如，夏枯草又名鐵色草，是由於“此草夏至後即枯”而起名的；遠誌又叫細草，李時珍認為“此草服之能益智強誌，故有遠誌之稱”，等等。
“集解”專門介紹藥物產地、形態、采集等。例如夏枯草，“原野間甚多，苗高一、二尺許，其莖微方”，“開淡紫色小花”，花謝了以後就結出細小的種子。李時珍在這兒還批評了元朝的大醫學家朱丹溪觀察事物不夠細致，因為朱氏曾講夏枯草是不結種子的。
“修治”該欄介紹藥物加工炮製的方法。中藥炮製是我國一門獨特的傳統製藥技術，藥材經過炮製加工可以降低毒性，提高臨床療效。李時珍十分注意研究各種藥物的加工炮製方法，除了引證諸家學說，綜述古來記載外，還特別重視調查當代的經驗，提出自己的看法。
石膏，古來隻把它“打碎如豆大”，然後用絲綢包好就直接入湯藥了。石膏性很寒，會影響腸胃的功能。李時珍認為近年來人們都先用火來煆燒，或用糖拌炒後再入藥，這種方法好，因為經過煆炒的石膏不會影響腸胃的功能了。
同一種藥，炮製方法不一樣，加入的輔料不同，療效就會有差別。黃連味很苦，可以瀉火解毒，是治療目疾、痢疾等許多疾病的重要藥物。古來處理黃連，僅以布擦去須根，用水浸泡一下，取出後切片、焙幹，就供藥用了。李時珍認為根據病情不同，應該有不同的加工炮製方法：可以不加任何炮製而生用，也可以按照需要分別用豬的膽汁浸炒、《本草綱目》書影醋炒、酒炒、薑汁炒、鹽水炒、樸硝炒、黃土炒，然後再使用，這樣可以增加療效。例如，用來治上焦(身體上部)的病，就可以先用酒炒；治中焦(身體中部)的病，就用薑汁炒；治下焦(身體下部)的病就用鹽水和樸硝炒；黃連治食積，最好是用黃土炒後再入藥。
“氣味”氣味本來講的是食物的味道、性質，中藥為什麼也談氣味呢?原來上古時對藥物與食物還分不太清楚。最古的本草書《神農本草》中所列的上品藥就有許多是今天常用的食品。隨著醫學日益發達，本草才逐漸分為食用本草和藥用本草。明代編寫的《食物本草》、《食鑒本草》都是典型的食用本草，而《本草綱目》基本上屬於藥用本草。由於藥用本草和食用本草本來是一家，所以藥用本草仍沿用了“氣味”這個詞。在《本草綱目》中，氣味指甘苦鹹酸澀，寒溫涼平(平指不寒不溫)，有毒無毒等特性。如甘草，甘平無毒；知母，苦寒無毒；五味子，酸溫無毒；迎春花，苦澀平無毒；翦草，苦涼無毒；桔梗，辛微溫有小毒；旋覆花，鹹溫有小毒；銀朱，辛溫有毒；附子，辛溫有大毒；等等。
“主治”列舉這種藥物治療的主要病症。例如：五味子可治瀉痢，生津止渴；白及可以治癰腫惡瘡、白癬、瘧疾、跌撲損傷等。李時珍在這一欄中所列內容雖豐富，資料卻比較龐雜。像當歸名下所列的主治病就有十多種，到底哪一種是主要的呢?這樣往往就使人不得要領。這是《本草綱目》的一個缺點。
“發明”這一項記錄了李時珍和曆代醫家對一些藥物研究的心得體會。例如黃連，李時珍引述了曆代名家對黃連藥理作用的一些不同的看法，最後得出了自己的結論：黃連雖無毒，但性質太寒，所以不宜長久服用。
“正誤”糾正過去本草書中的一些訛誤。例如前麵提到的，舊本草誤認萎蕤和女萎是一物。李時珍就在《本草綱目》所載萎蕤的“正誤”欄下指出：“古方治傷寒風虛用女萎者，即萎蕤也，皆承本草之訛而稱之。諸家不察，因中品有女萎，名字相同，遂致費辨如此。今正其誤。……其治泄痢女萎，乃蔓草也，見本條。”
“附方”專門收錄以該種藥物為主的經驗藥方。中醫的處方是很有講究的，一種藥配方不同，功效也就不同。隻講藥，那就隻能孤立地了解一味藥，沒有藥方，或方劑組合得不合適，藥也就不能夠發揮作用。有了好的藥方，才能把藥物與臨床實踐緊密地結合起來。《本草綱目》共收載了曆代經驗藥方11096個，其中8160個是李時珍親手收集的，約占全部的附方3/4。“附方”很有實用價值，是《本草綱目》的重要內容。
以上八項，每種藥物名下不一定項項俱全，有的多幾條，有的少幾條。例如，人參這味藥八項俱全；百合由於曬幹後即可供藥用，不需特殊加工炮製，所以缺“修治”一項；棚梅由於收集的資料比較少，僅有“集解”、“氣味”、“主治”三項。
就《本草綱目》全書來看，正如李時珍在凡例中所講的，是“以一十六部為綱，六十類為目”。而就每一樣藥品來看，則以這種藥的名稱為綱，而以其他八項解說為目。由於這種編排方法提綱挈領，綱目分明，正文前又有豐富的資料便於查閱，所以既可由病症來尋找所需用的藥物，又可由藥物來尋找可供選擇的方劑，使用起來十分方便。
李時珍的治學思想
李時珍是一位十分重視實踐的科學家。他不為古人舊說所束縛，堅持革新，並且同當時社會上存在的封建迷信進行了鬥爭。他對醫藥學的研究明顯地體現了唯物主義的傾向。
1注重調查研究
李時珍一向主張通過了解事物的實際情況，來“窮究物理”，反對牽強附會地對前人的經驗進行“紙上猜度”。他認為學習前人的經驗雖然重要，但這僅僅是事情的一個方麵，對藥物隻有親采、親試才能“頗得其真”。
例如，芸薹是當時常用的一種藥，但它究竟是什麼東西呢?李時珍查閱了許多本草，發現各家本草互相抄錄，都解釋得十分含糊，隻說它是一種菜。李時珍一時也搞不清楚，於是就向農民請教，才知道原來書上講的芸薹，就是我們常吃的油菜。李時珍為了具體了解油菜的形態特點、播種和生長情況，就親自到菜園進行觀察，並在仔細觀察的基礎上對芸薹重新進行了描敘。他寫道：這種菜頭年秋天下種，第二年春天才開花，由於容易抽薹而且分枝很多，所以稱芸薹。它的葉子“似白菜”，“開小黃花”，花有“四瓣”，和芥菜花十分相像。它的種子可以榨油，這種油“燃燈甚明”，但“食之不及麻油”。有了這些細致的記敘，芸薹到底是什麼菜，後人讀到也就容易搞清了。
李時珍青年時曾對蘄蛇進行過實地考察，還把自己的研究結果寫成了《蘄蛇傳》。蘄蛇是李時珍故鄉蘄州的一種特產。這種蛇毒性很強，是一種重要的藥材，能祛風濕，治半身不遂、關節疼痛。起初李時珍對蘄蛇並不十分了解，由於蘄蛇又叫白花蛇，所以他以為市場上出售的白花蛇就是蘄蛇。白花蛇雖然兩湖和四川一帶都有，但隻有蘄州產的獨負盛名，是正品，產量也不多。市場藥店裏賣的都是從興國州(今湖北陽新縣)山中捕來的。要了解真正的蘄蛇，就要到它的產地龍峰山上去。為了觀察蘄蛇的生活習性，李時珍冒著被蘄蛇咬傷的危險，幾次爬上了龍峰山。
在捕蛇人的幫助下，李時珍仔細觀察了蘄蛇的生活習性，他發現蘄蛇常在石南藤上活動。石南藤葉子橢圓帶尖，嫩葉是紅色的，開白色小花，嫩葉和花都是蘄蛇喜歡吃的東西。每當捕蛇人發現蘄蛇，就先在它身上撒一把沙土，蛇就會盤曲而伏，這時捕蛇人就用叉子叉住它，用繩懸起，破腹去腸，用清水洗淨，再用竹架支起來，最後把蛇盤成一團，紮縛好，用火烘幹。
李時珍在實地觀察的基礎上記述了蘄蛇的形態特點：蘄蛇身上的顏色是黑的，有白色花斑，脅下有二十四個斜方格的花紋，腹部還有佛珠似的塊斑，嘴裏有四個長牙。蘄州產的白花蛇即蘄蛇與其他地方所產的白花蛇不同：蘄地產的烘幹後眼睛睜著，藥用效果高；而別處所產者幹後則閉著眼，藥用效果不及蘄蛇。
李時珍長期生活在人民之中，經常進行實地調查和訪問，所以他的一些記述都比較細致、確實，對當時一些流行的迷信傳說和沒有根據的猜測都不輕易地相信。
“伏翼”就是蝙蝠，有的地方又叫夜老鼠。古代有人認為伏翼是一種“仙鼠”，人藥服用，可以“令人肥健長生壽千歲”。李時珍認為這種說法實在太荒唐。他指出，伏翼白天倒懸在洞窟裏睡眠，傍晚外出飛行活動，隻不過是一種捕食蚊蟲的動物而已，所謂“服之令人不死者，乃方土誑言也。陶氏(指陶弘景)、蘇氏(指蘇恭)從而信之，迂矣”。
李時珍在科學上是個坦坦白白的人，如有什麼問題自己還沒有搞清楚，他就直截了當地說不了解，沒見過，決不掩飾。例如《舊唐書》上曾載有一種食蛇的鼠，李時珍既沒有見到過，也未能查到更多的有關資料。他就老老實實地承認自己難以斷定《舊唐書》所載是否可靠，隻好留待後人去研究。他在“食蛇鼠”一目下這樣寫道：“按《唐書》雲：廚賓國(今阿富汗東北一帶)貢食蛇鼠，喙尖尾赤，能食蛇，有被蛇螫者，以鼠嗅而尿之即愈。今雖不聞說此，恐時有貢者，存此以備考證。”李時珍所講的這種食蛇鼠，很可能就是今天我國雲南和印度、緬甸一帶所產的蛇犭蒙。蛇犭蒙又名犭蒙哥，四肢短小，很像鼬，鼠，善捕毒蛇，對蛇毒有一種特殊的抵抗力。
在四百年前的封建時代，李時珍能這樣重視實地調查，這種樸素的唯物主義思想是十分可貴的。他的那種實事求是的態度在今天也仍是值得讚揚的。
2糾正古人舊說的錯誤
李時珍注重實踐，所以能不為古人舊說所束縛，人雲亦雲。古人的話凡是有與實際情況不符的，他就要提出批評；不管是本草名著中收載了的或是醫藥史上的權威講過的，李時珍都直言不諱。這表現了他對祖國醫藥學的忠實和對人民健康負責的態度。
五倍子是一種用途廣泛的藥品，有收斂止血的作用，可治久痢脫肛、水火燙傷，也是當時的一種解毒劑。但五倍子究竟是怎麼形成的，大家都不甚了解。宋朝的《開寶本草》曾把五倍子收入草部；《嘉礻右本草》的作者看到五倍子生在鹽膚木上，所以認為是鹽膚木的果實，又把它移入木部。李時珍讀了這些記載後感到不滿意，盡管這兩部本草都是很有名的。他講，五倍子是“梢蟲窠也”。梢蟲就是蚜蟲，五倍子是蚜蟲寄生於鹽膚木上而形成的。五倍子蚜蟲很像螞蟻，每年五、六月就開始在鹽膚木上活動，並漸漸在葉間形成蟲癭。這些蟲癭“初起甚小，漸漸長堅”，大的像人的拳頭，小的像菱角，“形狀圓長不等”，“初時青綠，久則紅黃”，綴於枝葉間，確實很像樹木結的果實。但隻要敲開它那又薄又脆的殼，就可以看到裏麵有許多小蟲，由此可見它並不是樹木的果實。山區老百姓采來五倍子以後都要先蒸熟，防止以後蟲子穿殼而出並使五倍子腐敗。
還有，大藥物學家陶弘景對穿山甲的記述，李時珍覺得也有問題。穿山甲又名鯪鯉，是一種哺乳動物。它的樣子像鯉魚，但有四足，會在陸上爬行，又善遊水。鯪鯉全身和尾部都長滿了堅硬的鱗甲。它的鱗甲是一種治療婦女經閉腹痛、乳汁不通的重要藥材。陶弘景在《神農本草經集注》中寫道，這種動物會在岸上張開鱗甲裝死，引誘螞蟻爬入它的鱗甲，待螞蟻爬滿了一身，穿山甲就閉上甲片鑽進水中，然後再次張開鱗甲，結果“蟻皆浮出”，於是它就“接而食之”。為了辨明陶弘景記述的“張甲誘蟻”的說法，李時珍在獵人幫助下曾親剖其胃，果然從它那特大的胃中掏出了一升多螞蟻。不過李時珍在實地考察過程中發現，穿山甲雖是一種食蟻動物，但他吃螞蟻的方式卻不是誘蟻後入水吞食，而是直接搔開蟻穴，用它那細長的舌頭進行舐食。
李時珍一生糾正了不少前人、包括權威性學者的許多錯誤。他認為有些錯誤完全是由於作者在編寫本草時，對所收載的品種缺乏調查的結果。例如蘭花是蘭科植物，可作觀賞用；蘭草是菊科植物，可治感冒。可是宋代有名的藥物學家寇宗爽竟以“蘭花為蘭草”。又例如，天花粉和栝樓：天花粉即栝樓根，栝樓是栝樓的果實，而宋代名醫蘇頌卻將天花粉和栝樓按兩種植物畫了藥物圖。他覺得如果作者事前對所要收載的藥品先收集實物，加以研究，搞清其產地、形態、生長特點、藥用價值等情況，然後再動筆，那麼這些錯誤就可以避免。
3主張醫藥學要有創新，有發展
李時珍認為事物總是不斷發展的，前人不認識的藥物後人在實踐中可能不斷地發現和了解。所以他強調在本草學的研究中應當“發前人未到處”，對於各種藥品凡是“有功用而人卒(始終)未識者”，都應當收錄起來。
三七，又名金不換，是一種貴重藥品。這種藥應用的曆史不長，曆代本草也都未提到過。李時珍在行醫中發現三七這種藥治療跌仆損傷的功效很突出，所以就把它收入了《本草綱目》。《本草綱目》詳細地記述了三七的藥用價值，指出這種藥無論對出血或瘀血都很有效。隻要把它嚼爛，敷在傷口上，出血馬上就能停止，青腫也會隨即消散。但是有關三七的傳說，李時珍也不是全部肯定，而是分別情況進行分析。當時有人講，這種植物的葉子左麵分成三小片，右麵分成四小片，所以叫三七。也有人講三七又名山漆，是由於它能愈合刀傷創口像漆粘東西一樣。李時珍認為前者之說不符合情況，而後一種講法多少有一些道理。
曼陀羅也是一種新藥。它莖直立，圓滑而綠，葉子很像茄子葉，所以又叫山茄子。曼陀羅有野生的，也有家種的。八月開花，花白色，喇叭筒狀，很像牽牛花。果實圓而有芒刺，中有許多細小的種子。當時民間傳說，用曼陀羅的花釀酒飲，會“令人笑”，“令人舞”，有一定的麻醉作用。李時珍對祖國藥物學的曆史很了解，他知道早在東漢時名醫華佗就創造過“麻沸散”，用來進行全身麻醉。但麻沸散到了明朝早已失傳，所以李時珍特別重視關於曼陀羅的傳說。