陶弘景不仅在文学、经学等方面成就巨大，而且在医学方面更为突出。
中国医学大致可以分成医学和药学（或药物学）。药学部分，即所谓“本草”，主要研讨药物和处方。陶弘景，一生遍历名山，寻访仙药，经常出没于山谷溪涧之间，读书万余卷，对阴阳五行、天文地理、医药都有深入研究。著作很多，如《帝代年历》《古今州郡记》《效验方》《集药诀》《养性延命录》《肘后百一方》等。
陶弘景对《神农本草经》中的药物作了仔细的校订和整理，并结合自己的经验，对这些药物新的用途和不同的记载，一一做了鉴别和补充。同时，他又根据魏晋以来新发现的三百六十五种药物，写成《名医别录》一书，也作为《本草经集注》的一部分。这样，《本草经集注》共有七卷，所收药物由原来三百六十五种增加到七百三十种，增加了一倍。
《本草经集注》的主要特点是：首先改进了药物的一般分类。从《神农本草经》中三品分类，改为按药物自然来源和属性来分类，共分七大类，即玉石、草木、虫兽、果、菜、米食、有名无用。最后一类是一些当时未经实际验证的药物。这种分类方法具有一定的科学性，是药物分类的一个进步，对后世影响很大。其次对于药物的性味、产地、采集、形态、鉴别诸方面的论述，有显著提高。《神农本草经》中说药有五味：酸、咸、甘、苦、辛。这是勉强与阴阳五行理论相联系。陶弘景把药性分为8种，即寒、微寒、大寒、平、温、微温、大温、大热。他提出了“甘苦之味可略，有毒无毒易知，唯冷热须明”的说法，表明他对药物的寒热特别重视，而对所谓甘苦等“五味”认为关系不大，这种认识很有进步意义。第三总结了诸病通用的药物。在书中提出了一个“诸病通用药”列记表，分别列举了八十多种疾病的通用药物。不仅给临床医生处方用药提供了方便，而且也首创了按药物主治作用进行分类的方法。后世比较大型的本草著作，都把这种办法沿用下来。