李时珍学问渊博，对博物学有深入的研究，其中有许多成就是具有世界水平的。
就《本草纲目》中对药物的分类来说，在当时是具有世界先进水平的。中药的分类最早是汉代《神农本草经》的三品分类法，就是把药物分成补养作用(无毒)、治疗兼补养作用及治疗作用(有毒)三类，叫上、中、下三品。这些方法比较原始，也比较笼统。到梁代的《神农本草经集注》，就改成按药物自然属性把药分成七类，即玉石、草木、虫兽、果、菜、米食、有名未用等，这就比以前进了一步。生物学家发展史表明，分类的情况在一定程度上代表着该学科的水平。经过近千年的进步，李时珍在药物分类学上取得了极大的进展。他把1892种药分成16部62类。就植物而言，他把1195种药分成5部30类，其中包括草部(分山草、芳草、隰草、毒草、蔓草、水草、石草、苔、杂草)、谷部(分麻麦稻、稷粟、菽豆、造酿)、菜部(分荤辛、柔滑、菜、水菜、芝)、果部(分五果，山果、夷果、味果、果、水果)、木部(分香木、乔木、灌木、寓木、苞木、杂木)等。植物的分类法，在《本草纲目》表现出相当高的科学性，例如他已经把桔梗科的沙参、荠、桔梗编排在一起；把伞形科的柴胡、防风、独活排在一起；把姜科的高良姜、豆蔻、白豆蔻、缩砂密、盖智子排在一起；还把菊科的菊、野菊、、蓍、艾、千年艾、茵陈蒿、青蒿、黄花蒿、百蒿排在一起；把蓼科的蓼、水蓼、马蓼、荭草、毛蓼排在一起。这样的排列法，说明李时珍已经对植物的自然分类法有较深入的了解，有较高的科学水平。国际科学史界有人把他的这种科学分类法，与18世纪植物分类学家林奈的分类法，也就是现在通用的拉丁双名分类法相提并论。虽然林奈的分类命名比较科学，但林奈最初的分类，仅仅有12页的《自然系统》，还不如《本草纲目》高明，而且比李时珍晚了140多年。