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。
李时珍从雨湖引来一股湖水，美化院落，使得这一座幽雅的宅院里有花有水，生意盎然。不仅家里就有清溪流水、花草繁茂，推开窗户，还能看见碧绿清澈的雨湖，望见湖上飘满的点点渔帆，听到悠扬的渔歌和小鸟的鸣叫。李时珍引用《诗经》里“考般在阿，硕人之过”（硕人为盛德之人，过为宽厚的意思）两句诗的立意，在自己的门前题了“过硕馆”三个大字。同时，给自己取了个别名叫“濒湖山人”，借以抒发无官一身轻，专心致志著书立说的抱负。
李言闻为了支持儿子完成重编《本草》的大业，将自己多年积累的大量资料和撰写的几十卷著作，全交给了李时珍。老人还抱病与儿子一起探讨医学、药学中的各类问题，审阅儿子的著作，他相信儿子能为李家给后世作出惊人贡献。
李时珍精心照料父亲，使父亲的病开始好转。在此时间里，他完成了《濒湖医案》、《三焦客难》、《命门考》、《五藏图经》、《濒湖脉学》、《奇经八脉考》等著作。这些著作都凝聚着李时珍父子之间的深情厚谊。比如，《濒湖脉学》就是李时珍在父亲《医学八脉法》、《四诊发明》的基础上写成的。
中医的脉学，自《内经》开创以来，历代都有论述。东汉张仲景对评脉的辨证论述，散见各篇，未成专著。两晋王叔和著有脉经12卷，因时代久远，散失太多，到《旧唐志》只留下两卷。李时珍本着“涉猎群书，搜罗百代”的治学精神，除广收经典外，还涉及上自太仓、启玄、叔和之学，下至唐宋金元诸名流脉学著作达48家之多，在此基础上删繁就简，写成了集脉学著作大成的《濒湖脉学》。第一次以27脉“歌诀”及“四言举要”，解决了通俗切用的难题，并批判了《脉诀》的谬误。
《濒湖脉学》全书仅2万多字，然而字字斟酌，深入浅出，句句通俗，且俗不伤雅。以脉论医，明理切用，音韵协调，易读易记，故风行天下成为后世脉学的指南。我们今天全国中医院校的脉学教材，大多取材于这本经典著作。
在这个时期里，李时珍还写了《命门考》、《奇经八脉考》等著作。
与此同时，他对《内经》、《抱朴子》、《千金要方》等古籍，以及药王庙中的针灸铜人进行了深入的研究。
明代嘉靖四十三年（公元1564年），李言闻旧病复发，医治无效去世。临终前，他嘱咐李时珍要克服困难，尽快地将《本草》重修好。
几年以后，李时珍同哥哥李果珍一起，将父亲与去世已久的母亲张氏合葬在雨湖畔的蟹子地。至今，这座合葬墓还在美丽的雨湖之滨。
浪迹天涯为《本草》
明代中叶以后，讲求实际，崇尚实践，主张经世致用的社会思潮兴起，王阳明的“知行合一”、“知行并进”的观点，对李时珍有很大的影响。所以，在重修《本草》时，他就强调，本草虽曰“医家药品，其考释性理，安吾儒格物之学”，他主张：“医者贵在格物”。所谓格物就是推究事物的道理。在这种思想的指导下，李时珍决定深入到穷山僻壤、荒山野地、贩夫走卒、平民百姓中去实地考察，访采四方，取得第一手资料。
父亲逝世后，明代嘉靖四十四年（公元1565年），李时珍时年47岁，开始了筹划已久的“搜罗百世，访采四方”之行。他带着徒弟庞宪和次子建元出去作药物查访。庞宪曾患重病，经李时珍诊治，无恙后拜李时珍为师。他为人忠厚老成，踏实肯干，又聪慧伶俐，不仅医学上长进快，而且药学上也很有见识。李时珍因陪父治病，不能分身，庞宪常受李时珍之托，到各地采集许多药物标本。次子建元，擅长绘画，可以帮助李时珍现场绘制药物标本图样。
他们三人结伴从蕲州出发，先到汉阳，然后取道襄河北上。他们有时搭船，有时乘车，有时徒步，有时雇毛驴骑着漫游。三人每天行止不定，遇到药物样本多的地方，就细心考察，多采一段时间；沿途遇到病人，就停下给人看病，管治不收钱；遇到贩夫、走卒，铃医，三三五五一起同行，可以提供单方、草药、医疗信息的，就向他们请教，收集可以采录的资料。因此，他们往往是走走停停，住宿也无一定，全随考察需要而定。
有一次，李时珍三人乘坐一条渔船出去搜集资料，一位老渔夫听说李时珍是郎中，就从鱼篓中提起一条半大的鲤鱼问李时珍：“郎中先生，你说说，这么大的鲤鱼能治什么病？”李时珍谦虚地说：“我知道一些，但是不全。请大伯告诉我。”
老渔夫说：“这么大的鲤鱼，用它煮着吃，可以治咳嗽，利小便。用来熬粥可以治突然发作的耳聋；用三升醋煮一条大鲤鱼，熬成汁吃，可以消水肿；用鲤鱼血，可以治小儿火疮；把鲤鱼的肠子烧成灰可以驱逐爬进耳朵里的小虫子；用火焙干研成末，用凉开水冲服，可以治卡在喉咙里的鱼刺，那鱼刺会自动跳出来，可神了。”
李时珍笑着说：“老伯前面讲的，我听说过一些。最后两条，我还真不知道。不过以后我会找机会试试。”李时珍凡事都实事求是，知道的就说知道，不知道的就说不知道，从不说假话。
有一回，李时珍为了搞清楚“舍命吃河豚”到底是怎么回事，向一位渔民请教。这位渔民为了报答李时珍给他治好过重病的恩情，特别做了一道鲜鱼给李时珍吃。这条鱼肉质又细又嫩，味道实在鲜美。吃过后，渔民才告诉李时珍说这是河豚，李时珍第一次领略到河豚的可口，只是他仍不知为什么叫“舍命吃河豚”。渔民告诉李时珍，吃了河豚的脂油、内脏，会使人舌头发麻；吃了河豚的鱼子，会使人的肚子发胀；吃了河豚的眼睛，会使人眼睛发花。总之，吃河豚不得法，就会送命的。李时珍根据渔民介绍的经验，他使用“油麻，子胀，眼睛花”的谚语来告诫人们，吃河豚千万要小心，这些部位不清除干净，吃了就会中毒，甚至死人。
李时珍还亲自下过煤窑，到过炼铅炼汞的作坊，研究矿山工人中毒现象和职业性疾病。他把许多植物连根采回来仔细研究比较，发现萃、莼、萍属同一类，猪羔草、稀莶草、地菘也属于同一类。李时珍从药农那里搞清楚了泽漆和大蛾不是历代本草记载的那样是同一药物，而是两种药物。他从道士那里学习了异汞、土黄（砒剂）的制作方法和药用价值；他从铃医那里知道了麻黄、蟾酥毒的药用方法；他从猎人渔夫那里知道了许多动物脏器的药用价值。李时珍、庞宪、李建元三人背着药筐，到山林、田野、江湖、工矿去观察、采集药物标本，广泛收集民间治病的经验，虚心向各地老百姓学习、请教。农民、渔夫、猎人、樵夫、药农、果匠、工匠、矿工、串街铃医、山野道士，都成了他们的老师和朋友。
有一次，李时珍借住在一户人家，这户人家有个小孩，脸颊发黄肿胀，一副无精打采的样子。李时珍心想，从外表看，这小孩可能得了“小儿积食”，等这次上山采药回来，得空给这小孩子治治。
十来天后，李时珍一行三人从山上回来了。李时珍正惦着给这孩子治病呢，谁知道他发现孩子走近他时，竟然红光满面，欢蹦乱跳没有一丝病容了。李时珍好生奇怪，便忙问孩子的父亲：
“大叔，你这孩子服过什么药，好得这么快？”
这个四十开外的庄稼汉，回答得十分干脆：“这孩子没有服过什么药。不瞒您说，我们家太穷了，哪来钱请郎中、买药呢？”
李时珍十分纳闷，又找来这孩子问道：“这十来天，你除了在家吃饭外，还吃过什么东西？”