在《本草綱目》中，每種藥名之下又列釋名、集解、修治、氣味、主治、發明、正誤和附方。“釋名”解釋藥名的由來並列錄各種異名。“集解”集錄各家關於該藥物的產地、形態以及栽培和采集方法。“修治”介紹藥用部分的炮製過程。“氣味”記錄藥物的寒、熱、溫、涼、鹹、酸、苦、平等特性。“主治”說明藥物能治療的主要病症。“發明”闡明藥理或記錄作者的心得體會。“證誤”糾正過去本草書中的錯誤，發表自己的看法。“附方”介紹以該藥為主藥的經驗藥方。這樣，以綱統目，以體率用，組成各條藥物的綱目係統。
《本草綱目》中，還形成了百病主治藥的綱目係統。李時珍以病名為綱，以辨證用藥為目，將藥物按其性能和主治進行分類，組成了百病主治藥的綱目係統。主要體現在：以病名為綱，排列有次，百病主治藥總列113個病名；以病名為綱，病機（病證）為目；以病名為綱，治法為目；總病名為綱，小病名為目；藥名為綱，小注為目；百病主治藥為綱，全書治療內容為目。百病主治藥這一部分，既是綜括全書藥物的治療內容，又是結合辨證論治運用全書藥物的綱領。
《本草綱目》共52卷，收載藥物18犯種。全書可以分成以下三個部分：
（一）《本草綱目》的序言、凡例、目錄和附圖。
由於《本草綱目》在國內翻刻過幾十次，所以各種刻本的《序言》也不完全一樣，但一般都收有初版時王世貞所寫的《本草綱目序》和李建元寫的《進本草綱目疏》。《進本草綱目疏》轉述了李時珍臨死前寫的準備上奏皇帝的《遺表》的部分內容，記述了李時珍一生勤奮編纂《本草綱目》，曆時30年才編成的經過。
卷首除了序言和《進本草綱目疏》以外，還有全書52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1160幅。這些圖雖然不十分精美，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。
（二）《本草綱目》的《序列》和《百病主治藥》。
《序列》首先簡明扼要地介紹了41部曆代名家本草，還列有“引據古今醫家書目”和“引據經史百家書目”，這些都是李時珍編寫《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50餘種，如蠻（貝母）、艾(苦艾）等。《爾雅》是我國古代解釋詞義的書，共收載了各種動植物約300種，其中可供藥用的有40種。司馬遷《史記》中這方麵的資料就更豐富了；其中講到漢文帝詔見當時有名的醫學家淳於意時，淳於意敘述的25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。
序列中還一一列出了《本草綱目》從曆代各種本草中收錄的藥品數目。從陳藏器《本草拾遺》收人的最多，有369種，其次從《神農本草》收人了347種，等等。李時珍自己發現、收集的藥物，則有374種。
李時珍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，列入序列。其中“神農本草經名例”一節，把《神農本草》收載的365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120種；可以治病補虛，但有一些毒性的是中品，也有120種；專門用來治病但毒性大的為下品，共125種，使用一定要謹慎，不可服的時間長了。
“百病主治藥”，詳細歸納了當時認識到的各種疾病共117種，在每種病的後麵開列了治療用的主要藥物。例如，李時珍列舉了一百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。