自从有了生产活动，劳动人民就开始积累起使用药物治疗疾病的经验。正如《淮南子·修务训》中所说：“古者民茹草饮水，采树木之实，食蠃娥之肉，时多疾病毒伤之害。于是神农乃始教民播种五谷，相土地宜燥湿肥硗高下；尝百草之滋味，水泉之甘苦，令民知所避就，当此之时，一日而遇七十毒。”这里的神农当然就是以往历代的生产者。他们在“尝百草”和采集药物的过程中，逐渐加深了对动、植物的生态环境、形态特征、药用性质等的认识，形成我国古代独具特色的本草学。它是我国传统生物学的主要组成部分。
用药治病在我国有着悠久的历史，《诗经》、《山海经》和先秦诸子的著作中，都有关于药用动、植物的记载。《山海经》中提到的动、植物有130多种，其中明确具有药用者植物类有52种、动物类有61种。《山海经》虽然不是一部专门记述药物的书，但它的内容已经涉及到许多药用的动、植物和矿物，对我国后世本草书的产生和发展有着一定的影响。
“本草”一词，最早出现于汉代。《汉书·郊祀志》中就有“本草待诏”职称的记载。《说文》：“药，治病草也。”古代用药以植物药为主，所以记载药物的书，就称之为“本草”。《汉书·平帝记》记载，元始五年（公元5年）朝廷要“征求天文、历冥、方术、本草等教授来京师”。据《汉书·楼护传》记载，楼护少年时候（1世纪）曾“诵读医经、本草、方术数十万言”。这说明两汉时期，我国本草学已取得了一定的成就。1972年在长沙市东郊发掘的马王堆汉墓，出土了不少有助于揭示当时人们对植物功用认识的资料。在一号汉墓出土的药物中有辛夷、桂、花椒、茅香、佩兰、高良姜、姜、酸枣核、藁本等含挥发油的芳香性植物药。这些植物药有祛风、发汗、祛痰、和中暖胃的作用，外用可以避秽消毒。虽然我们不知当时的人们对这些植物的认识情况，但可以肯定他们对其中的药效有相当程度的了解。这可从墓中出土的《五十二病方》中得到进一步证实。
《五十二病方》是我国已发现的最古医方帛书，成书约在公元前3世纪末。它记载植物药100余种，动物药40余种。对药物的记述有些已涉及地方别名，但没有关于形态的描述。上述的辛夷、花椒、姜、桂等都见于《五十二病方》中。
我国最早的本草学著作是《神农本草经》。它约成书于东汉时代。原书早佚，其中主要内容遗存在《证类本草》等书中。明清有不少国内外学者对它进行辑复。全书记载药物360种左右，植物药占大部分，约为250种，动物药近70种。书中将药物按其性能、疗效分为上、中、下三品。这是一种药物的功能分类，不是用于生物的分类。这种分类法比较简单。
《神农本草经》对每种药物的描述包括别名、生长地、性味、主治、功能等。其中大部分证明确有疗效，比较真实地反映了这些动植物药效的真实情况。如“上品”中的人参、甘草、生地、黄术、署豫、大枣、阿胶；“中品”中的干姜、当归、麻黄、百合、地榆、厚朴等都是补虚治疗的有效药物；“下品”中的巴豆、桃仁、雷丸也是利水、活血、杀虫的有效药。这说明该书的记载是人们长期认识和实践的产物，具有较高的科学价值。
《神农本草经》对我国古代本草学的发展有着深远的影响。随后几个朝代的大型综合本草著作都收录了它的全部内容。其他一些学术著作如《博物志》、《抱朴子》等也多见引用。它为我国本草学的发展奠定了基础。
继《神农本草经》之后，这一时期较重要的本草著作还有《吴普本草》、《名医别录》和《本草经集注》等。《吴普本草》是著名医学家华佗的学生吴普撰写的药物著作，也是继《神农本草经》之后一部流传较广的本草著作。大约在宋代亡佚，主要内容散见于《本草经集注》、《证类本草》等著作中，农书如《齐民要术》也见引用。类书如《太平御览》也多有摘录。从现在能看到的材料，主要是记述药物性质，但也有些描述涉及到药用植物的别名、产地、形态和生态等。
《名医别录》约成书于汉末，是《神农本草经》成书后，一些医学名家在《神农本草经》一书基础上补记药物功用、新添药物种类而成。它反映了人们对药物认识的增进。《名医别录》对药物的记述包括正名、别名、性味、有毒、无毒、主治、产地、采收时节等等。值得注意的是，本书还开始有一些药用植物的形态描述。如记石脾：有“黑如大豆，有赤纹，色微黄而轻薄”；记木甘草：“大叶如蛇状，四四相值，拆枝种之便生”等记述。对植物叶的着生方式和营养繁殖情况作了初步的描述。《名医别录》对植物药的鉴别亦有些简单的记载。如钩吻，书中写道：“折之青烟出者名固活”；石龙刍：“九节多味者良”。本书一般都指明药物的出产地，如“蕙实，生鲁山”；“千岁，生太山”等。记载的药用动植物的别名也比《本草经》多。如贝母，《本草经》只记有一个别名，而《别录》则记有五个别名；沙参，《本草经》只记一个别名，《别录》有六个别名。这些在古代生物学发展史上具有重要意义。
《名医别录》之后的重要本草著作是南朝陶弘景的《本草经集注》。陶弘景编撰这部著作是有感于当时流传的本草书错误较多，内容不全面，体例也不够完善。他着手整理了《神农本草经》中的365种药物，又从《名医别录》中采用了的365种药物添上，编成这部三卷收载药物730种的著作。
这部著作，总结了魏晋以来本草学的发展成就，补充了许多新的内容。对药物的产地、药用部分的形态、鉴别方法、性味、采摘时间和方法等都有更详细和确切的记述和观察。从现存的资料看，该书对药用植物的形态鉴别很重视，尤其是对果实的鉴别。如书中写道：“术有两种，白术叶大有毛而作桠，根甜而少膏，可作丸散用；赤术（苍术）叶细无桠，根小，苦而多膏，可作煎用。”又如桑寄生，陶弘景指出：它“生树枝间，寄根在皮节之内。叶圆青赤厚泽。易折，傍自生枝节，冬夏生，四月花白，五月实赤，大如小豆。今处处皆有之，以出彭城为胜”。这里对桑寄生的形态、花期、习性、性味，都作了描述。虽然，他对各种动、植物的描述也存在有许多不确切之处，但在本草系统中，《神农本草经集注》是比较注重药用动、植物形态，并用之于生药鉴别的。这在植物学知识的积累和传播方面都很有价值。
《本草经集注》突破了《神农本草经》上、中、下三品分类法，参考了《尔雅》的动植物分类模式，先将药物分成玉、石、草木、虫兽、果、菜、米食、有名未用等八类，然后在每类中再分为上、中、下三品。这种分类一直为唐、宋的大型本草著作沿用。
《本草经集注》大约在宋初就已散失，现在仅存有敦煌石室藏本的序录残本。由于我国历代本草具有扩编、补遗、整理等编写特点，所以《本草经集注》的大部分内容，还是被后世本草著作如宋代的《证类本草》等所吸收和保存下来。