В живописи Леонардо да Винчи выделил десять «истинных начал»: свет, мрак, цвет, тело, фигура, место, удаленность, близость, движение, покой, посредством которых можно достичь совершенства в изображении всего природного мира «от земли до неба». А основные вопросы, которые он пытался разрешить, концентрировались вокруг четырех проблем: перспективного построения пространства, передачи свето-воздушной среды и светотеневых рефлексов, а также пластического рельефа и движения. С годами художник понял, что математика — основа знания, и каждая его живописная композиция стала плавно вписываться в геометрическую фигуру, а математический термин «золотое сечение» был выведен Леонардо при разметке картин. Работая над полотнами, он считал себя обязанным искать научные решения возникающих вопросов. А это всегда заканчивалось одним: начиная заниматься проблемами с точки зрения нужд художественной техники, живописец превращал их в самостоятельные научные задачи, требовавшие разрешения других научных задач, и интересы искусства отступали на задний план. Думается, что именно это «нетерпение сердца», толкающее мастера не столько вперед, сколько вглубь и в стороны, и создало столь многогранную личность, каким был Леонардо да Винчи.
Не найдя достойного применения своим талантам во Флоренции, чей правитель Лоренцо Медичи Великолепный хоть и считался покровителем искусств, но к Леонардо явно не благоволил, вступивший в пору зрелости художник в 1482 г. отправился в Милан. Здесь на службе у правителя герцогства Миланского, умного и хитрого Лодовико Сфорца, прозванного Моро, он выступил в роли военного инженера, архитектора, скульптора, живописца и организатора придворных празднеств.
Надо сказать, что ко двору Моро мастер пришелся как нельзя лучше. Высокий, красивый, античного сложения, неизменный участник всех состязаний и турниров, прекрасный пловец, фехтовальщик, искусный наездник, острослов и блестящий рассказчик, любезнейший кавалер, танцор, певец, поэт и музыкант — он мог украсить самое изысканное общество. Но Леонардо использовал любую возможность, чтобы увильнуть от придворных обязанностей и в уединении обдумать свежую идею или сделать несколько набросков нового изобретения. И если до миланского периода он носил с собой повсюду только альбом для зарисовок, то теперь его неизменным спутником стал блокнот, куда он записывал все, что его интересовало.
Писал Леонардо не на латыни, в отличие от своих прославленных современников-гуманистов, которые в своем любовании классической древностью нередко теряли связь с действительностью. Он пользовался живым, образным, порой простонародным итальянским языком, при этом вел записи справа налево, располагая буквы так, что прочитать их можно было лишь при помощи зеркала. Многие считают, что этим, а также многочисленными сокращениями он хотел уберечь свои мысли от чужих глаз, потому как часто испытывал нападки со стороны недоброжелателей и церкви, считавшей его богохульником, еретиком и чернокнижником. Недаром Вазари отмечал, что «он создал в уме своем еретический взгляд на вещи, не согласный ни с какой религией, предпочитая, по-видимому, быть философом, а не христианином». Наиболее же логичным представляется другое объяснение: художник был левшой и, возможно, ему просто было удобнее так писать. Заметки он вел до конца своей жизни, рассматривая их, а также свои рисунки и чертежи как подготовительные наброски к гигантской энциклопедии человеческих знаний, но так и не исполнил задуманного. Лишь после смерти великого мастера его любимый ученик Франческо Мельци, унаследовавший по завещанию все его рукописи, составил из отдельных листов так называемый «Трактат о живописи», среди прочего включающий в себя рассуждения Леонардо о перспективе, пропорциях, анатомии, геометрии и оптике.
Первым миланским заказом, полученным да Винчи в 1483 г., была икона для алтаря капеллы непорочного Зачатия церкви Сан-Франческо Гранде «Мадонна в гроте». Очертания фигур на ней смягчены знаменитой леонардовской дымкой — сфумато (дословно: «погруженный в туман, затуманенный»), которая отныне становится характерной чертой произведений мастера. Все детали пейзажа правдивы настолько, как если бы их изобразил самый искусный в живописи геолог и ботаник. Недаром именно Леонардо утвердил ботанику как самостоятельную дисциплину, дав классические описания листорасположения, гелио— и геотропизма, корневого давления и движения сока. До него лишь алхимики и фармацевты занимались растениями, но только да Винчи начал делать их детальные зарисовки и описывать свои наблюдения. Ученый явился и одним из основоположников палеонтологии, считая, что окаменелости, находимые на вершинах гор, опровергают утверждения церкви о «всемирном потопе». Он был первым, кто предположил, что ранее здесь находилось море, и поэтому нет ничего сверхъестественного в присутствии на такой высоте окаменелостей рыб и животных.