分为16部60类。
16部分别是水、火、土、金石、草、谷、菜、果、木、服器、虫、鳞、介、禽、兽、人。60类则是在每部中按照药物的特征进行细分，如草部分为山草、芳草、湿草、毒草等九类，木部分为香木、花木、果木等八类。
每一类中，又按照药物的气味和功效进行排序，如山草类中，先列甘草，后列黄芪，再列人参等。
每种药物都有一个固定的格式，分为释名、集解、正误、修治、气味、主治、发明、附方等项。
释名是确定药物的名称和别名；集解是叙述药物的产地和形态；正误是纠正前人对药物的错误认识；修治是介绍药物的炮制方法和注意事项；气味是分析药物的性质和归经；主治是说明药物的功效和适用范围；发明是记录作者对药物的亲身体验或新发现；附方是收集使用该药物的方剂和验方。每一项都有详细的注释和引证，既有理论依据，又有实践证据。
《本草纲目》还附有1109幅精美的插图，对于一些形态复杂或难以描述的药物，如动物、植物的各个部位，都用图示来辅助说明，使读者更容易理解和辨识。这些插图大多由李时珍的儿子李建元和李建木所绘，虽然不是专业画家，但也尽力做到形神兼备，真实可信。