明清時期，人們從各個方麵積累的生物學知識，不斷增加，這首先反映在本草學即藥用動、植物的研究發展上。隨著人們對新的藥用動植物的認識，《證類本草》已顯得陳舊、不完善，不能適應時代的要求。1505年，明代統治者令太醫院的劉文泰等41人編撰一部新的本草。他們在《證類本草》的基礎上編成《本草品彙精要》一書。這部著作將藥物增至1815種。每種藥物有名、苗、地、時、收、用、質、色、味、性等24《本草品彙精要》書影項，敘述藥物的異名、產地、時節、形態、色澤、性味、功能、配伍、宜忌等。該書的特別是分目詳細、敘述簡明。有的學者認為，“此書搜采之廣，較《本草綱目》為多。而分類去取之謹嚴，又較《綱目》為精審”。可見這部著作有一定的學術價值。原書附有1358幅比較準確的插圖。文字說明主要取自前代的文獻，如有關形態鑒別的內容相當部分襲自《圖經本草》，新發掘的東西不多。這部本草著作在明代沒有刊行，故大大削弱了其對後世影響。
1590年，李時珍經過多年的研究和野外考察，寫成了《本草綱目》一書。這是古代本草學上的巨著，對生物學的發展也有重大的推動作用。李時珍(1518～1593)字東壁，晚年號瀕湖山人，湖北蘄春人。父親李言聞是當地小有名氣的醫生。李時珍自小身體孱弱，10歲以後才能到室外活動。父親因多次科舉應試不中，飽受舊社會民間醫生的苦楚。他一心指望兒子能勤讀經書，科舉成名以改變家庭境遇。雖然李時珍在14歲時就考中了秀才，但是從17歲到23歲，連續三次鄉試都名落孫山。先天不足的體質，加上連年苦讀的辛勞，李時珍積勞成疾，大病了一場，後又幾至命喪黃泉。在父親的悉心治理下，他才活轉人世。從此，他對醫術充滿了興趣，懇求父親成全自己棄儒學醫的願望。深深理解兒子的父親，也就不再反對。這以後，李時珍不斷進行醫學實踐，大量閱讀醫藥書籍。像許多醫學前輩一樣，他很善於向民間人士學習。經過數十年的努力，他終於編成這部載藥1898種的藥學巨著——《本草綱目》。
《本草綱目》全麵總結了明以前本草學發展的成就，是中藥學發展史上的裏程碑。它的巨大成就已為國人所公認。全書體現了作者極為廣博的學識和對真理不懈追求的執著精神。盡管受當時不良學風的影響，作者也存在引書欠嚴謹，立論缺乏考據的毛病。但他所達到的科學水平卻是一個新的高度。
在《本草綱目》所載的全部藥物中，有324種是李時珍新記的。計有植物藥1089種(除去有名未用的153種以外，實有936種)，動物藥400餘種。分列“釋名、集解、正誤、修治、氣味、主治、發明”等項加以說明。這部著作生物學的重要意義在於分類更傾向自然性，用起來也方便；形態描述更詳細、準確，同時還糾正了不少以前的訛傳和不實之詞。
比較《證類本草》而言，李時珍的《本草綱目》在分類上有較大改進。他將藥物分成水、火、土、金石、草、穀、菜、果、木、服器、魚、鱗、介、禽、獸、人十六部。在草部下又分為山草、芳草、隰草、毒草、蔓草、水草、石草、苔、雜草、有名未用等類；穀部又分為麻麥稻、稷粟、菽豆、造釀四類；菜部又分葷辛、柔滑、蓏菜、芝栭五類；果部分五果、山果、夷果、味、蓏、水果六類；木部又分香木、喬木、灌木、寓木、苞木、雜木六類；蟲部又分為卵生、化生、濕生等四類，鱗部又分為龍、蛇、魚、無鱗魚四類；介部又分為龜鱉、蚌蛤兩類，禽部又分水禽，原禽、林禽、山禽四類，獸部又分為畜、獸、鼠、寓、怪五類。從其分類看，李時珍完全摒棄了上、中、下的三品分類法，采用的分類依據是習性、形態、性質、生態等。從實用的觀點看，李時珍眼光開闊、善於創新。他對藥物的考察非常深入仔細，常將具有相似療效，今天看來是同科屬的植物排列在一起。這固然是有不少同科屬的植物含有相似療效的化學成份，但也說明李時珍工作的深入。