我國古代自然科學和技術科學，大都沒有具體分科，凡涉及植物、礦物、冶金、釀造、工藝等方麵的知識，統稱為博物之學。最早的博物著作有：晉代張華的《博物誌》，楊泉的《物理論》，宋代李石的《續博物誌》。
第一、是對植物學的硏究
《本草綱目》記載的16部60類藥物，屬於植物的有草部8類，穀部3類，菜部5類，果部6類，木部6類，共5部28類，藥物1095種。由低等植物到高等植物品類繁多。植物藥的種數約占《本草綱目》1892種藥物的58%，超過動物藥和礦物藥的總和。在當時世界上，這種植物分類法是相當先進的。
李時珍對千餘種植物的研究，涉及的方麵很廣泛。對每種植物，他都收集了前人的記載，記錄了本人的實際觀察；有的采集了標本，有的進行過栽培。關於植物的產地、生長的地理環境、發育成熟的季節，植物的形態，根、莖、花、葉、果實種子的特征，培育、采集的方法，病蟲害及防治等都作了詳細記載，大都畫上圖形，為後人把所列植物藥當作天然植物加以研究提供了豐富的資料。從這方麵看，《本草綱目》實是中國植物學發展史上劃時代的巨著。《本草綱目》傳入歐洲，不少科學家都從植物學方麵吸取它的科學成果。
《本草綱目》善於采用比較研究方法，把同種異態的植物和異種而形態相似的植物加以比較，觀其同中之異，異中之同，糾正前人的錯誤。
《本草綱目》十分注意植物的變異。同一植物，由於地理氣候、生長環境的改變，往往形態、氣味發生變化，經過考察和研究，作了如實描述。
《本草綱目》的植物知識，內容豐富，研究細致，已初步形成中國植物學的獨特的學科體係和研究方法，值得高度評價。
李時珍還注意外來植物的引進及推廣問題。
葡萄，產自西域。何時傳入內地？李時珍根據古史記載，作了論述："葡萄，《漢書》作蒲桃。可以造酒。《漢書》言：張騫使西域，始得此種。"
李時珍還認為，張騫通西域之前，隴西可能已有葡萄。不然，《神農本草經》何以將葡萄列入上品？大概當時尚未傳入關內。內地普遍種植，是在張騫通西域之後。
關於西瓜，《本草綱目》不隻詳述其種類、特性及種植過程，至於它何時傳入中國並逐步遍於中土，也作了有趣的記載。《西瓜?集解》說："按胡嶠《陷虜記》言，嶠征回紇，得此種歸，名曰西瓜，則西瓜自五代時傳入中國。今則南北皆有，而南方者味稍不及。"李時珍還考證，五代之前，浙東地區已有西瓜："但無西瓜之名，未遍及中國耳。"
《本草綱目》還記述了域外傳入的多種植物藥，不但對研究藥物的產、製、沿革有意義，對研究古代中外藥物交流也有意義。
第二、對動物學的研究
人類社會由漁獵時代進化到農業種植時代，人們對植物的認識，逐步超過對動物的認識，故植物藥品種日益增多，中藥乃以本草命名。但本草著作中，動物藥仍占一定比例。《本草綱目》將動物藥分為蟲、鱗、介、禽、獸等五部，總計有462種。李時珍對各種動物的產地、形態、生活習慣、遺傳、變異等方麵都作了深入研究，細致描述。
其中提供的科學資料，對於今天動物學研究昆蟲類、魚類、蛇類、鳥類、獸類的某些生物，仍有了定的參考價值。
許多動物，李時珍都親自觀察、飼養，甚至進行解剖，加以生動記述。
他通過細致觀察，揭穿了"螟嶺有子，果贏負之"的秘密，否定了螟嶺的幼蟲經過果贏的祝咒而變成細腰蜂的說法。通過解剖，否定了穿山甲是用甲片誘食螞蟻的舊說，肯定它是"吐舌誘蟻食之"。
《本草綱目》獸部所列動物，大部分是野獸，不少野獸的皮、毛、角、蹄都有較高的經濟價值。了解這些野獸的特性，對於獵取野生動物和保護稀有動物都有意義。例如對於虎、豹、象、獅、野馬、野豬、熊、鹿、麝、豺、狼、獼猴等野生動物的產地、形態特征、生活習慣、繁殖方式與季節、它們各自的天敵，都有或詳或略的論述,特別對有些野生動物的捕獲方法與馴化方法還作了論述。獸部有些動物屬家畜，如豕（豬）、狗、羊、牛、馬、驢、騾等，《本草綱目》經過深入研究，詳述其品種、特性、飼養方法、病態等。
關於牛，他寫了兩萬多字的說明。
牛的品種有牛、水牛兩種，牛小而水牛大。牛有黃、黑、赤、白、駁雜數色；水牛色青蒼，大腹銳頭，其狀類豬,f角若擔矛，衛護其犢，能與虎鬥。
關於識別老牛和幼牛的方法：牛齒有下無上，察其齒而知其年。三歲二齒，四歲四齒，五歲六齒。
牛病的特點："馬病則臥，陰勝也；牛病則立，陽勝也。"牛和其他動物都生內髒結石病，不同動物的膽結石m或腎結石反而成為人類可貴的藥物。指出："時珍嚐思之,牛之黃，狗之寶，馬之墨，鹿之玉，犀之通天，獸之鮓答,皆物之病。而人以為寶。"
《本草綱目》禽部列有各種常見的野禽，如鶴、雁、鳧（野鴨）、孔雀；家禽有雞、騖（鴨）、鵝、鴿等。
比如雞的品種和養殖，《本草綱目》記載頗詳。雞類甚多，五方所產，大小形色往往亦異。朝鮮一種長尾雞，尾長三四尺。遼陽一種食雞，一種角雞，味俱肥美，大勝諸雞。南越一種鳴雞，晝夜啼叫。南海一種石雞，潮至即鳴。蜀中一種鴟雞、楚之一種倫雞，並高三四尺。江南一種矮雞，腳才二寸許。