大德十一年（1307），吴全节被授为玄教嗣师。作为吴全节的助手，朱思本有可能随从吴全节祭祀五岳四渎等名山大川。元成宗铁穆耳病死后，元武宗海山夺位成功，至大三年（1310）春，元武宗特授布衣李孟为中书平章政事、集贤大学士、同知徽政院事。当时朱思本的诗作已在大都知识界中流传，其才能李孟必有所闻。次年，元武宗卒，其弟仁宗爱育黎拔力八达嗣位，拜李孟为中书平章政事。李孟是一位很注意选用人才的政治家，他十分欣赏朱思本的才学，曾劝他返儒入仕，但被朱思本婉言谢绝了。许有壬《朱本初北行稿序》中记述了这段事迹，并加以评论说：“夫昔秋谷李公当国，一见本初，即劝其返初服，本初以早奉父母，父殁而不忍改也。使本初用世必烨烨可观，不独诗岩文而已。秋谷之长于观人，当益信于世也。”可见朱思本“厌世溷浊”的心态始终如一。

　　至大四年（1311），朱思本在谢绝了李孟劝他返儒入仕之后，开始了长达10 年之久的考察活动。他周游各地，名义上是代天子祭祀名山大川，但同时也负有中朝大夫“每嘱以质诸藩府，博采群言，随地为图”的任务。这一任务正与他试图重绘新图以纠正前人地图的错误的想法相合。经过10 年的努力，他终于绘成“长广七尺”的《舆地图》，后刻石于上清之三华院。可惜此图已失传，幸明代罗洪先所绘《广舆图》还保存了此图的概貌。

　　《舆地图》的绘制为了完成《舆地图》这一艰巨任务，朱思本在实地考察、搜集资料、制图方法等方面都付出了大量的心血。

　　一是实地考察。他在《舆地图自序》中说：每到一地，“往往讯遗黎，寻故道，考郡邑之因革，核山河之名实，验诸滏阳、安陆石刻《禹迹图》、樵川《混一六合郡邑图》”。他的考察是严格的科学实践，首先是“讯”，即向当地父老乡亲询问古迹、口碑；其次是“寻”，即寻找遗迹、遗址；三是“考”即考证郡邑之沿革；四是“核”，即核实河流山川之名是否有误；五是“验”，即根据自己的考核来验古地图所载是否相符。为了取得科学的结论，他那孜孜不倦的治学精神为其同时代的文人虞集所称道：遇輶轩远至，辄抽简载管，累译而问焉。山川险要，道径远近，城邑沿革。人物、土产、风俗必参伍询诘，会同其实，虽靡金帛费时日不厌也，不慊其心不止。（《道园学古录》卷四六《贞一稿序》）

　　通过实地考察，对前人所作进行核对，他发现“前人所作，殊多乖谬”，因而进一步增强了他重新绘制地图的决心，“思构为图正之”。

　　二是广泛吸收有关地理学方面的研究成果。朱思本善于从前人的著作中吸取有价值成果。在《自序》中他历举参考过的地理著作有《水经注》、《通典》、《元和郡县志》、《元丰九域志》等。当时正值《元一统志》编成。该书初由札马鲁丁、虞应龙于至元三十一年（1294）编成，后由孛兰兮、岳铉等据新编的《云南图志》、《甘肃图志》、《辽阳图志》等增补，于大德七年（1303）成书，凡1300 卷。该志所引资料，江以南各行省大半取材于《舆地胜记》和宋、元旧志，江以北大半取材于《元和郡县志》、《太平寰宇记》和金元旧志，云、甘、辽则据新志。因此，《元一统志》是汇集当时地理学最新成果的一部全国性地方志。朱思本既有中朝大夫命“随地为图”的任务，因而得以随时“质诸藩府”，查看当地政府部门所藏地理资料和地方档案、方志资料等，当然也可以利用刚刚新编成的《元一统志》。有了这些条件，《舆地图》的绘制就具备了更充实的基础。

　　朱思本不满足于汉文资料的搜集，而且注意利用藏文等少数民族地理著作。例如，为了弄清黄河河源及其流向里程，“从八里吉思家得帝师所藏梵字图书，而以华文译之，与〔潘〕昂霄所志（即《河源志》），互有详略”（《元史·地理志》）。朱思本所译藏文图书中关于河源的记载，《元史·地理志》中有部分摘录，自发源地火敦脑儿至汉地，有较细记载，是黄河上游所经之地的宝贵资料。据此，可知朱思本也是一位精通藏文的翻译家。为了编绘较精确的《舆地图》，在搜集材料方面他是不遗余力的。

　　三是重振“计里画方”的绘图方法。我国地图制作的画方之法，始于魏晋。地理学家裴秀创造了“制图六体”法：即“分率”（比例缩尺）、“准望”（方位）、“道里”（实际里数）、“高下”、“方邪”、“迂直”（即地貌地形与实际里数的关系）。裴秀的《禹贡地域图》，“以一分为十里，一寸为百里，备载名山都邑，王者可不下堂而知四方也”（《北堂书钞》卷九六）。可知即以计里画方绘制的。此法到唐贞元年间得到贾耽的重新提倡。朱思本在《舆地图自序》中提到的《禹迹图》，为伪齐阜昌七年（1136）四月所刻。从图中的唐代地名和绘图情况来判断，很可能是据贾耽《海内华夷图》中的禹贡九州部分绘成的，所用的画方绘法，注明“每方折地百里”。可见计里画方法并未中断。朱思本在裴秀、贾耽的基础上重振此绘图法，所绘《舆地图》比前代更为精细详尽，图画上的山川湖泊、城镇区域注记也大大增加，因此对计里画方的精确度要求更高。这种计里画方法经朱思本的提倡，到元明两代又开始盛行。直到明末意大利传教士利玛窦来华传入西方的绘图法后，更科学的经纬度才开始逐渐代替计里画方法。