Leonardo da Vinciga algas Itaalia maalikunstis kõrgrenessansi periood, mil taotleti suurejoonelisust ja üllast hingestatust ning kompositsiooni ranget tasakaalu. Sellesse perioodi kuulusid ka Michelangelo (1475–1564), Giorgione (1478–1510), Tizian (u. 1490–1576) ja Raffael (1483–1520). L. da Vinci on ajastu ideaalide silmapaistvamaid kehastajaid. Tagasihoidliku päritolu tõttu jäi ta ilma tollasest traditsioonilisest haridusest, mille aluseks oli ladina autorite hoolas uurimine. Ta ise tunnistas, et oli õppinud „väheke ladina keelt ja veel vähem kreeka keelt“. Ta oli sõltumatu mõistusega mees, keda ei piiranud skolastiline teadus ega selle autoriteedid, tema tähelepanekutest, projektidest ja katsetest annab üsna üksikasjaliku pildi Itaalias 16. saj. lõpul koondatud „Il Codice Atlantico di Leonardo da Vinci“ („Leonardo da Vinci titaanlikud käsikirjad“, 12 köidet tekste ja illustratsioone).

„Kuigi ma ei oska nii nagu nemad tsiteerida autoreid, tsiteerin ma hoopis väärikamat – katset, õpetajate õpetajat. Nemad käivad ringi, kõrgid ja upsakad, ehitud ja kaunistatud mitte omade, vaid võõraste töödega; kuid mind, kes toetun vaid enese töödele, nad eitavad. Ja kuna nad mind, leidurit, põlgavad, siis veelgi enam tuleb laita neid endid, mitteleidureid, ainult teiste tööde trubaduure ja ümberjutustajaid.“

Toodud tsitaat iseloomustab Leonardo da Vinci vahekorda tollase kanoniseeritud teadusega ja tema enese uurivat, leidurivaimust inspireeritud lähenemist ümbritseva maailma nähtustele. Ta on kahtlemata leiduritalent, keda on peetud isegi kõigi aegade suurimaks inseneriks. Juurdlev mõte viis teda sageli rakenduskaugete üldistusteni, mis lähendab teda rohkem teadlasele kui insenerile. Leonardo visandivihikutes on sajad seadmete skeemid ja joonised, mis varustatud vahel lühikeste märkustega, paljude ideede juurde on ta korduvalt tagasi tulnud, neid täiendanud ja viimistlenud. Eriti huvitasid teda liikumist ülekandvad ja muutvad seadmed, näiteks metallist ahelülekanne, mida võib pidada jalgrattaketi algversiooniks, nii ühekordsed kui ka palmitsetud rihmülekanded, mitmesugused haakumis(sidur)seadmed (koonilised, spiraalsed, astmelised), kardaanühendused, rullikud hõõrdumise vähendamiseks. Ta konstrueeris tööpingid pinna automaatseks tärkimiseks ja kullakangide formeerimiseks. Temalt on pärit kuul- või rulllaagri algvariant, mitmesugused ketrus- ja kudumismasinate modifikatsioonid, ka masinad lammaste pügamiseks, villa kraasimiseks, lõnga korrutamiseks jne.

Leonardo da Vinci oli hästi kursis hüdraulika ja hüdrostaatika alustega, osales melioratsioonitööde ja hüdrosüsteemide kavandamisel, projekteeris Arno jõe kõrvalejuhtimise Pisa silla ehitamise ajaks. Ta täiustas lüüside konstruktsiooni, töötades välja lahenduse, kus vee surve suurendab sulgemistihedust. Ta tundis ja oskas rakendada ühendatud anumate printsiipi erineva tihedustega vedelike korral, tundis rõhu edasikandumise seadust vedelikes – Pascali seadust. Jälgides lainete levimist vee pinnal, jõudis da Vinci veendumusele, et lainetus on loomulikem info edasikandumise viis: nii peaks levima valgus, heli, lõhn, magnetism ja mõte.

Püsivat huvi tundis Leonardo lendamise vastu. On andmeid, et umbes 1490. a. projekteeris ja võib-olla isegi püüdis ta ehitada lihasjõul töötavat lennuaparaati. 15 aastat hiljem üritas ta realiseerida planeeriva lennu printsiipi ja viitas langevarju kasutamise võimalusele.

Konkreetsete probleemide kõrval huvitasid teda ka mitmed abstraktsemad ülesanded. Ta üldistas Archimedeselt tuntud kolmnurga raskuskeskme määramise võtte tetraeedri juhule ja leidis, et siin on raskuskeskmeks tetraeedri tahkude raskuskeskmeid vastastippudega ühendavate sirgete lõikepunkt, mis jaotab iga sellise sirge vahekorras 2 : 1. Ta tundis hästi vertikaalsete vormide tasakaalutingimusi ja püüdis arendada võlvkaarte teooriat.

Dünaamikas pole Leonardo da Vinci vaated järjekindlad. Jälgides lindude lendamist, väitis ta: „Iga liikumine püüab ennast säilitada ehk iga liikuv keha liigub püsivalt seni, kuni temas säilib liikumise põhjus“. Lause esimene pool meenutab hilisemat Descartes’i inertsiprintsiipi quod in vacuo movetu semper moveri („mis on tühjuses liikuma pandud, liigub igavesti“), kuid väite lõpp viib tagasi Aristotelese ja Buridani vaadete juurde.