李氏躬亲实践，广泛向劳动人民学习，注意调查研究，是他又一重要研究方法。莶一药，众说纷坛，有谓似酸浆，有说为苍耳，有曰即地菘；李氏经过广泛征询，聚诸草谛视，得出莶即猪膏母之确论，他从京师还，见车夫用旋复花治跌打损伤，遂肯定其益气续筋，补劳损之功。邻家小儿食积，偶取羊食之，归而大吐愈，李氏因此首载此品种入本草。他从猎户口中知虎骨强志壮神之功能；从菜农处明确芸苔即油菜，从工人处学得防止采矿中毒之法，山人、渔翁、农夫、皮匠、猎户，都是他的老师，使他从调查研究中获益非浅。

    历史考证方法是李氏常用的科学方法。通过文献考柬，《本草纲目》中记载了来自天竺、大食、南洋、胡人、蕃人及由梵文、佛经中得到的医药知识。经过历史考证，指出“按《本经》胡麻亦名巨胜，《抱朴子》云，巨胜一名胡麻，以黄麻于及大藜子伪为胡麻，误而又误矣，不可不辨”。

    李氏主张人定胜天，通过以上研究方法取得的成果，使他更加坚定了这一信念，认为药性不是固定的，可用人工方法改造其自然性能。药性下沉者，用酒引之使其升；升浮者以咸寒药引之使降，李氏昭示迷信神仙说之误，批判服食飞升举之谬，服金银，为赖水谷血肉之躯所不堪，“求仙而丧生，可谓愚也矣”。居住水中，步履水上，是邪说；服食成仙“误食之罪，通乎天下”，药物“治病可也，服食不可也”。

    李氏治学严谨，对未知事物，常用“未审然否”?“亦无所询征，妨附于子，以俟博识”，作为结语。

    1578年，《本草纲目》撰成。1580年，李氏赴太仓访王世贞求序。李氏殁后，方得刊行。书印行后，节译成全译成日、朝、拉丁、德、英、法、俄诸种文字，流行全世界。英?李约瑟说：“明代最伟大的科学成就是李时珍的《本草纲目》”。《濒湖脉学》1卷，撰于1564年。李氏强调四诊合参，反对单以脉诊决病。至于论脉，将24脉分为七表、八里、九道，把浮、大、数、动、滑划为阳，沉、短、涩、弱、微划为阴。

    《奇经八脉考》，约撰于1577年，1卷。本书考证历代文献，对奇经循行和主病，详加说明，且附已见。

    李氏临证，推崇张元素，重辨病证，立法严谨，用药得当。治疗时，或化裁古方，或自组新方，或用民间单验方，多有良效。

    李氏提出命门在两肾之间，为赵献可所发挥；指出“脑为元神之府”，肯定脑为全身中枢的功能。尚著有《命门考》、《集简方》、《白花蛇传》、《脉诀考证》等，已佚。《纲目》一书，乃父乃子及弟子庞鹿门均参与编写，次子建元为书绘图，可谓以李时珍为主的集体著作。