但是，即使是唐慎微的《证类本草》，这本在当时医药界公认的“全书”，仍然瑕疵不少。书上将葳蕤说成是女萎，其实，这是两种形态、药性都不同的植物。葳蕤的叶子像竹叶，治虚热燥咳及一切不足之症。女萎的叶是对生的，开白花，可以治霍乱、痢疾。《证类本草》上还将虚掌、南星这两个同种异名的药草，当作两种不同的药物记载，陶弘景的《名医别录》中，将旋复花当作山姜。冠中爽（si）的《本草衍义》中，把卷丹和百合混为一谈。有一次，一个医生给癫狂病人开了一服药，其中用了一味药叫防葵，没料到病人吃了很快就死了。又有一次，有个医生给一个身体虚弱的病人开了味叫黄精的补药，病人吃了也死了。李时珍对这两件事作了深入研究，发现有本药书上把防葵和狼毒、黄精和勾吻搞混了。狼毒和勾吻都是毒性很大的药，把它当成补药，还能不死人。又如，泽泻这种药，不能久用，但有的药书上都说：“久服面生光，能行水上”；“泽泻久服身轻，日行五百里”。这种方士骗人鬼话竟被收进医书里，不知有多少人深受其害！
另外，从《证类本草》问世到李时珍时代已经过了400多年。在这400多年中，药物知识有了很大发展，医生和民间都发现了许多新药；由于矿业生产的发展，还出现了许多矿物新药；同时，由于明代对外贸易和航海事业的发展，从国外传来许多新药，叫做“番药”，这些新药在一些杂书上有零星记载，但错误百出，需要审定。
李时珍想，由于《本草》的混乱造成药物的混乱，即使我们的药方开得再好，药抓错了，也会弄巧成拙，甚至成为杀人帮凶。看来，重修《本草》已经成了刻不容缓的事，他把自己的想法告诉了父亲。
李言闻听了儿子的话，思考良久，方说：修《本草》这个建议很好，但是工程太浩大了。要重新编一部新《本草》，不仅要把历代《本草》和诸子百家的书籍研究透彻，还要把全国出产的药物一一重新考察清楚，需要花很大的力气。历代《本草》的修订，大多是朝廷出面修的。黄帝命令歧柏调查百草药效，定《本草经》、著《神农本草经》，编著《名医别录》的陶弘景，原来就做过官，后来退隐深山，但仍和梁武帝交往密切。唐高宗命令大臣李勋，组织苏恭等人，在《名医别录》等药书的基础上，将《本草》从三卷增加到七卷方成《唐本草》。宋太祖命令医官刘翰重新详校《本草》，宋仁宗再下诏令补注《本草》，这才有了《开宝本草》、《嘉祜本草》。所以，父亲告诉李时珍：“只有朝廷出面，才有重修《本草》必需的人力、财力、权力。有的人虽是以个人名义修《本草》，那也是因为这些人有钱有势，得到朝廷扶持。像我们这样的人家，历史上还从来没有人修成《本草》的。”
李时珍听了父亲的话，更清楚了修《本草》的艰辛。他想：前人可以请求朝廷帮助修《本草》，我们也可以找机会上奏朝廷。即使朝廷不支持，我也仍然要重修《本草》，事在人为，谁也动摇不了我的决心。
明代嘉靖二十九年，即公元1550年，这一年李时珍33岁，他立下了雄心壮志，不怕任何艰难险阻，一定要重修《本草》。
李时珍深深懂得，要实现重修《本草》的宏伟志愿，依靠现有学识、经验是远远不够的，于是一个庞大的计划在他心中逐渐成熟了：
一、苦读十年书。从“子、史、经、传、声韵、农圃、医卜星相、乐府诸家”的现有典籍中积累知识。
二、广采四方，漫游天下，增长见闻。他从猎户那里学习有关野兽的知识，从樵夫那里学习有关山野植物的知识，从农民那里学习有关农业生产的知识，从游方铃医那里学习有关防病治病的单方验方……李时珍为自己所规定的博览群书的范围很广，父亲的藏书，顾家及郝家的藏书显然已不能满足他的需要，他正在为之苦恼的时候，想不到的机会却来了。
原来，湖广首府武昌，住着一个皇帝的宗室叫朱烩，受封为楚王。楚王的儿子患了抽风病，经常犯病昏倒，找遍武昌名医都未能治好。由于李时珍的医术高超，名气越来越大，传到了武昌，楚王知道后，便派人到蕲州把李时珍请去，为儿子治病。
李时珍被请到楚王府立即为世子诊病。世子是个10岁左右的孩子，长得瘦骨嶙峋。经过望、闻、问、切诊断后，李时珍开了一个药方交给王妃。王妃看后不肯收下，叫他去面见楚王。
楚王看了李时珍的药单子，不解地问：“以前医生开的药方多用沙参，你为何用人参？”
李时珍对楚王解释说：“世子患的是癫痫病，治起来很麻烦。这种病可分为两类，一类是因热引起的，一种是因虚引起的。世子的病属于后者。沙参用于驱火邪，除肺热，是首选主药，但世子是风虚引起的，需补肺虚，人参则是对症的主药。我查了以前医生为世子开的药方，他们都是将世子的病当作因热起，把药用反了。本来，肺虚当补，反而当成肺热开泻药驱火邪，怎么治得好世子的病呢？”
李时珍继续说：“现在我以人参为君，做主药，以辰砂、吟粉为臣，做辅药，以猪心血九为佐药。人参甘温，能补肺中之气。肺气旺则四脏之气皆旺，精气自生而形自盛。辰砂能够养精神、安魂魄、润心肺、止抽风，帮助人参治癫痫症。再发挥吟粉、猪血的作用，世子的病自然会痊愈的。”
李时珍这番话，说得楚王连连点头。世子服药后，果然身体日渐好转。楚王大喜，于是又请李时珍为自己治病。原来，楚王患有便秘症。每逢解便，疼痛难忍，苦不堪言。30多年来，请了不知多少名医诊治，都没有显著效果。李时珍观察楚王，只见他身体肥胖，平时脾气又大，肝火极旺。李时珍明白，这是三焦阻塞之症。于是，他用牵牛末、皂荚膏丸给楚王治病。牵牛能顺气，通三焦。果然，对症下药，药到病除。楚王服药后，立竿见影，当天就顺顺当当地解了大便，心里说不出地痛快。
楚王和王妃在王府花园设宴酬谢李时珍。楚王在宴席上端起酒杯向李时珍敬酒，发话说：“郎中，你救了我的儿子，又医好了我多年的顽疾，我不知如何答谢你，你有什么要求，就请尽管说，只要我能办到的，一定尽力！”
李时珍沉吟片刻，忽然想起父亲说过的话，要修《本草》必须依靠皇帝支持，这楚王是当今皇上兄弟，正好求他帮忙，机不可失，时不再来。于是，李时珍起身向楚王深深一揖，不卑不亢地说：“谢王爷盛情。我正有一事要求王爷相助。王爷，我立志要写一部药书，由于得不到朝廷帮助，困难重重。如果王爷能奏请朝廷，助我重修《本草》，时珍将终生感谢王爷。”
楚王也是个读书人，听了李时珍的要求，不由微微一愣。他见到的郎中差不多都是贪图钱财、官爵，而眼前这个郎中却与众不同，想干一番利国利民、惊天动地的事业。他想了想，叹了一口气说：“郎中，我佩服你有这么宏伟的志愿，我一定把你的要求向皇上转奏。不过，据我所知，皇上近来迷于炼丹求长生之术，对于重修《本草》这样的大事，未必有兴趣过问。我希望你在我这里住下来，我的祠奉所正有个缺，你就当个祠奉工兼管良医所。王府藏书楼中药书颇多，闲来无事，你尽可以随便出入，为你修《本草》寻些资料，待有机会，我再保举你进京供职，找机会向皇上提出重修《本草》这个心愿。”
李时珍接受了楚王的意见，在王府里住了下来。果然如楚王所料，楚王转奏李时珍心愿的奏折送到皇上手中后，皇帝批了个“留中”，便如石沉大海，杳无音信了。
太医院辞职明代嘉靖三十七年（公元1558年），朝廷命令地方举荐名医，入太医院补缺。楚王记起了自己的诺言，虽然全家看病都离不开李时珍，十分割舍不下，但为了李时珍的事业，仍然将李时珍推荐到京师太医院供职。
李时珍在王府呆了近3年，在这三年中，他有机会进入楚王府藏书极为丰富的书库，阅读了不少民间难见到的医药经史百家书籍，为重修《本草》积累了大量资料。闲暇时，他常去蛇山观音阁，与一高僧谈天，并为烧香拜佛的居士看病开药，向他们讨教各地的方药，增长了不少见识。要他离开楚王府，真的还有些舍不得。但他想到去京师进入太医院以后，可以有机会出入御药库、寿药房，能见到许多皇家才拥有的珍贵稀有的药物，对重修《本草》大为有利。再加上他对皇帝还存在幻想，盼望进太医院后有机会直接向皇上递奏折，请皇帝下令重修《本草》，于是李时珍愉快地接受了楚王的举荐。
太医院是朝廷掌管全国医药大政的机构，也是朝廷最高的医院。皇族有病，都请太医院医生看病。李时珍进太医院不久，便被富顺王请去为富顺王的孙子看病。
患者是个小孩，面黄肌瘦，看着摆了一桌子的美味佳肴没有胃口，却指着席上的红蜡烛又哭又闹。大人只好迁就他，用剪刀将红蜡烛上烧结的灯花绞下来，吹冷了放进小孩口中，小孩子才破涕为笑，津津有味地将灯花嚼碎，吞进腹中。李时珍在诊病中遇到过多起这样的病例，他作过细心研究，发现这种喜吃灯花怪病的事，是由于肚子里有寄生虫引起的。于是，他给富顺王孙子开了一剂以使君子、百部等杀虫药为主药的处方，病人服药后，打下了许多虫子，再也不吃灯花了。李时珍治好王孙的怪病在京城传开后，皇族中有人生病，许多人都指名请李时珍出诊。
李时珍的名气在京城越来越大，朝廷封了个正六品太医院院判给他当。官不算小，也有了权。李时珍利用这点职权，可以出入太医院的药王庙、寿药房和御药库了。
药王庙里保存着一个针灸铜人模型，它是北宋针灸学家、太医王惟一总结了历代针灸医家的实践经验，设计铸造的。王惟一在模型上面刻出穴位，标注名称，并且写了《新铸铜人腧穴针灸图经》作为文字说明，这就大大方便了针灸的实际操作。明代又复制了一个针灸铜人，供在药王庙里。李时珍以前就读过《新铸铜人腧穴针灸图经》和《铜人针灸经》，现在有机会通过实际模型仔细辨认人身上的各个穴位的实际位置，他感到莫大的兴奋，他虽不是针灸医生，但仍旧把每个腧穴、经络的理路都临摹下来，这对他后来撰著《奇经八脉考》等书，打下了坚实的基础。
太医院所属的寿药房和御药库里存放着许多全国各地进贡的药材和从外国进口的药材珍品。如人参、鹿茸、虎骨、宝石、辰砂、珍珠、石燕、石蛇、石蚕、水晶、玛瑙、珊瑚、泰山石蕊、琅牙云母、峨眉天麻、庐山云雾茶等等，各种名贵药材、丸散膏药、宝玉连珠，琳琅满目。这些药有的生在海南岛之崖，有的长在长白山之麓，有的来自西域敦煌，有的出自异国他邦。
在太医院里，李时珍开阔了眼界，增长了见识。他带着历代药书里发现的问题，认真鉴别，刻苦钻研，为不少问题找到了答案。比如人参，李时珍虽然读过前人许多医书里的论述，仔细研究过父亲写的《人参传》，但都限于见闻，没有条件将各种不同的实物进行比较，一些关于人参的错误论述也无法纠正。现在，他看到了来自各地的人参，如高丽紫参、辽东红参、潞州党参及泰山、江淮间产的人参实物。此外，他还看到了类似人参的荞尼、桔梗等实物，后来，他在重修《本草》时，对人参的叙述特别详尽，并揭露奸商用荞尼、桔梗冒充人参的骗人勾当，他在《本草》中写道：“伪者皆以沙参、荞尼、桔梗根系造作乱之，沙参体虚无心而味淡，荞尼体虚无心，桔梗体坚而味苦。人参体实有心而味甘，微带苦，自有余味……”
李时珍除了读书和考察药物外，一有空便到北京四郊采访。他用南方人的眼光来研究北方的风土习尚，对于出产在北方的药材，制药和用药的方法，以及民间的单方验方，起居饮食，都很感兴趣。他把北方农家如何栽种果树、窖藏白菜、培育韭黄等一一记录下来，准备收入他自己编著的《本草》中。
李时珍经过一番思考和准备，写了一道奏折，连同自己整理的笔记，上奏朝廷，建议由朝廷主持重修《本草》。不料，奏折送上去后，不仅如同在楚王府遇到的情况一样，石沉大海杳无音信，而且还受到太医院的同僚们的种种诬蔑和讽刺。太医院的医官们大多是世袭的，他们不学无术，掌握太医院的大权，排斥经地方官吏推荐进太医院的医官，李时珍陷入了他事先未曾料及的人际纠纷中。
朝廷不支持不采纳李时珍重修《本草》的建议，但这没有动摇他的决心。他早作了两手准备，他通过多年埋头苦干，又得到了旁人没有过的在楚王府、太医院奉职的机会，积累了许多宝贵材料，认定自己有能力重修《本草》。他在博览群书时，发现各种药书互相矛盾，光靠在寿药房、御药库比较实物还不能解决疑团，越来越觉得需要出去，去野外进行实地调查研究，采集标本，像神农尝百草那样亲尝药物，这样重修出的《本草》才有价值，才会流芳百世，造福后人。
明代嘉靖三十八年（公元1559年），李时珍深感呆在北京已是浪费时光，便托病辞职，返回家乡蕲州，开始了专心重修《本草》的艰辛劳动。
李时珍南归故乡，沿着驿路经过琢州、安阳、徐州等地。他摆脱了太医院任职中的各种矛盾和烦恼，在广阔的原野上，见闻所及处处是学问的宝藏。
在路过一个驿站时，他遇到一群北上的驿卒，正在用小锅煮着一把粉红色的小花。李时珍走到跟前，仔细一看，这是一种别名叫鼓子的旋花。此花在南方随处都可见到，过去从来没听人说这种花有什么用途，各种《本草》上也没有记载，他好奇地问驿卒：“你们为什么煮食这种东西？”
驿卒回答说：“常在外奔走的人，筋骨劳累容易受损伤。吃了这东西可以治疗，这是我们的祖传秘方。”李时珍记在心里，回到驿所屋子便在笔记上记下了驿卒的话。
一路上，李时珍边走边搜集民间流传的单方验方和治病的草药。特别是民间传说的顺口溜，李时珍听到后便记在笔记本上。像人们常说的“穿山甲，王不留，妇人吃了乳长流”，指这两种药有发奶的功效。“槟榔、浮留，可以忘忧”，指这两种药有兴奋神经的作用。“七叶一枝花，深山是我家，痈疽若遇着，一似手擒拿”，这是说蚤休（七叶一枝花）产地在深山，这种药材有解毒去痈的疗效。李时珍将这些顺口溜记在笔记本上，如获至宝。他感叹：民间流散着多少宝物啊！我一定要广采博收。他用记下的资料，给人治病，经过验证，确实疗效好的，后来都收入到《本草》中了。
李时珍离开京城，离开那争权夺利的官场，返回故乡继续着自己的事业。
李时珍走出京城，一身轻松，飞快地赶回家中，却发现父亲已久病在床，父亲没有告诉做官的儿子自己病重的消息。
李时珍见父亲卧床不能起身，便决定暂时不再外出，一边在家侍奉父亲治病，一边改善居住条件，为著书立说准备条件。
随着人丁的繁衍，李家那所老宅已显得狭小了。李时珍在雨湖边选了一块地，亲自规划设计，盖起了一座宽敞轩亮、环境幽静、景色宜人的新宅院，既适合父亲养病，也适宜自己潜心研究、撰著。
这时候，李时珍的大儿子建中，按着父亲的安排，已考中举人，走上仕途，为李家改换了门庭。李时珍说服父亲，将二儿子建元、三儿子建方留在身边学医。小儿子建木年岁还小，仍在读书。李家到李时珍这一代，已是人丁兴旺，成为新州医学世家、读书人家了。