《梦溪笔谈》中586条说：“药有用根，或用茎叶，虽是一物，性或不同，苟未深达其理，未可妄用，《本草》用叶，南人却用根；赤箭，《本草》用根，今人反用苗。如此未知性果同否。如远志用根，则其谓之小草；泽漆之根，乃是大戟；马兜铃之根，乃是独行。其主疗各别。推此而言，其根苗盖有不可通者。如巴豆能利人，唯其壳能止之……”在属于动植物的中药药品中，应采用药物的哪一部分，都是人们在长期实践中总结经验得来的。沈括在这里不厌其烦地列举了许多例子，说明同一药物中的不同部位性能疗效竟截然不同，从这里可看出他注重实际、尊重科学的精神。
“古方言‘云母粗服，则著人肝肺不可去’。如枇杷、狗脊毛不可食，皆云‘射入肝肺’。世俗似此之论甚多，皆谬说也。”这是《梦溪笔谈》中48条记述的。沈括在这里指出药物到达五脏，是药物到胃肠后，由其精华气味进入五脏的。不是药物本身直接入肝肺胃，从而批驳了当时流行的药物本身直接到达五脏的错误说法。
该书482条云：“旧说有‘药用一君、二臣、三佐、五使’之说。其意以为药虽众，主病者专在一物，其他则节级相为用，大略相统制，如此为宜，不必居然也，所谓君者，主此一方者，固无定物也。《药性论》乃以众药之和厚者，定以为君，其次为臣，为佐，有毒性多为使。此谬说也。设若欲攻坚积，如巴豆辈，岂得不为君哉？”沈括在这里指出，根据主要症状不同，有毒的药物也可用作主药，批判了《药性论》中认为只能用药性平和醇厚的作为主药的固定不变的错误论点，体现了他朴素的辩证法思想。
“枸杞、陕西极边生者，高丈余，大可作柱，叶长数寸，无刺，根皮如厚朴，甘美异于他处者。《千金翼》云：‘甘州者为真，叶厚大者是。’大体出河西诸郡。其次江池间圩埂上者。实圆如樱桃，全少核，暴乾如饼，极膏润有味。”《梦溪笔谈》的488条记载了陕西地区特产的上品枸杞子，给后人留下了药物学的珍贵资料。
“蒿之类至多，如青蒿一类，自有两种，有黄色者，有青色者。《本草》谓之‘青蒿，亦恐有别也。陕西绥、银之间有青蒿，在蒿丛之间，时有一两株，迦然青色，士人谓之‘青蒿’，茎叶与常蒿悉同，但常蒿色绿，而此蒿色青翠，一如松桧之色；至深秋，余蒿并黄，此蒿独青，气稍芬芳。恐古人所用，以此为胜。”蒿的种类很多，《梦溪笔谈》的502条说明了一些常见蒿的异同，沈括注意到茎叶的形状及全株的体态、色泽、气味，帮助人们加容易认识和鉴别，至今仍有应用价值。
“赤箭即今之‘天麻’也。后人既误出‘天麻’一条，遂指赤箭别为一物；既无此物，不得已又取天麻苗为之，滋为不然。《本草》明称采根阴干，安得以苗为之？草药上品，除五芒之外，赤箭为第一。此神仙补理养生上药。世人惑于天麻之说，遂止风之治风，良可惜哉。或以谓其茎如箭，既言赤箭，疑当用茎，此尤不然。至如鸢尾、牛膝之类，皆谓茎叶有所似，用则用根耳，何足怪哉。”齐梁时陶弘景还未认识赤箭。直到沈括在《梦溪笔谈》的493条中才辨明天麻和赤箭是同一植物，并且指出天麻应该用根，不能因为形似箭而附会用天麻苗，举鸢尾、牛膝作为例子，很有说服力。
从以上《梦溪笔谈》中的论述可以看出，沈括在中草药研究中，重视调查研究和实践经验，从而发现事物发展规律，得出正确的或比较正确的结论。宋人曾称赞沈括：“凡所至之处，莫不询究，或医师，或是巷，或小人，以至士大夫之家，山林隐者，无不求访，一药一术，皆至诚恳而得之。”在《赤沈良方》序中沈括也说过：“必目睹其验，始著于篇，闻不预也。”
《梦溪笔谈》自然科学部分总结了我国古代.特别是北宋时期自然科学的成就。《梦溪笔谈》包括《笔谈》、《补笔谈》、《续笔谈》三部分。《笔谈》二十六卷，分为十七门，依次为“故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、机智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议”。《补笔谈》三卷，包括上述内容中十一门。《续笔谈》一卷，不分门。全书共六百零九条（不同版本稍有出入），内容涉及天文、数学、物理、化学、生物、地质、地理、气象、医药、农学、工程技术、文学、史事、音乐和美术等。在这些条目中，属于人文科学例如人类学、考古学、语言学、音乐等方面的，约占全部条目的18%；属于自然科学方面的，约占总数的36%，其余的则为人事资料、军事、法律及杂闻轶事等约占全书的46%。就性质而言，《梦溪笔谈》属于笔记类。从内容上说，它以多于三分之一的篇幅记述并阐发自然科学知识，这在笔记类著述中是少见的。因为沈括本人具有很高的科学素养，他所记述的科技知识，也就具有极高价值，基本上反映了北宋的科学发展水平和他自己的研究心得，因而被英国学者李约瑟誉为“中国科学史上的里程碑”，还称誉沈括为“中国整部科学史中最卓越的人物”。