Очевидно, что среди других придворных художников к этому времени его имя уже приобрело вес, и в 1485 году он получил от герцога заказ на портрет Цецилии Галлерани, фаворитки его высочества. С помощью этой картины, которая называется «Дама с горностаем» (она находится в Краковском национальном музее, как часть собрания Чарторыских), Леонардо добился благосклонности Людовика.
Со времени прибытия в Ломбардию Леонардо работал в мастерской Предис не только как живописец (к этому времени относятся картины «Дама в профиль», «Мадонна Литта», и «Портрет миланской дамы»), но и как архитектор. В 1487 году он принимал участие в конкурсе, объявленном по поводу строительства миланского дома милосердия. Тщательно проверяя все детали, он развивал модель будущей постройки, которую по его поручению должен был изготовить ответственный за строительство дома плотник. В одном из его писем сохранились некоторые наброски, где, разрабатывая архитектурную тематику, он сравнивал архитекторов с врачами и при этом обстоятельно описывал, оптимальный вариант «дома для больных». Но в последних документах комиссии уже не встречается имя Леонардо, отчего можно допустить, что он выбыл из соревнования.
Уже в 1485 году Леонардо окончательно оформил некоторые положения своего учения о человеческом черепе и, что для него вошло в привычку, записал все мысли и наблюдения, возникавшие по этому поводу. Уже в это время он выдвигал следующие постулаты: «Все наше знание основано на восприятии» и удивлялся, почему «наши предки» всегда утруждали себя такими «недоказуемыми вещами», как жизнь или душа, тогда как существуют вещи, которые можно объяснить опираясь на опыт. Свое мнение он обосновал тем, что душа была «связана с телесными силами и имела бестелесные величины», отчего ее нельзя охватить анатомически. Видимо, поэтому он резко отвергал магию и заклинание духов, разумеется «еще и потому, что мог наблюдать: к какому абсурду и безумию при дворе приводили суеверия». Сам Людовико иль Моро был настолько суеверен, что ничего не предпринимал, не спросив мнения своего врача и астролога Амброджио де Розате. Вера во всемогущество ведьм, действующих заодно с чертом и ввергающих в соблазн, была очень велика. Леонардо справедливо отмечал, что черное искусство магии является «знаменем, развевающимся на ветру, и обольстительным соблазном для темной массы». Он также утверждал, что это выдумка мошенников, которые «уничтожили бы Бога и весь мир, лишь бы удовлетворить собственную жадность». У Леонардо появилось подозрение, что суждения о магии и заклинаниях приводят к тому, что колдовство обслуживает само себя; в особенности оно обнаружилось тогда, когда стала известна его страсть приглашать в мастерскую для своих исследований нищих, чудовищно обезображенных людей, горбунов или старых мужчин с огромнейшим зобом, чтобы иметь возможность зарисовать их. С другой стороны, его можно было заподозрить в атеизме, потому что он такими утверждениями отвергал бессмертие духа, то есть неизвестно, рассматривал ли он дух как «призрак». Он отказался от определения души, и при этом потешался над такими выражениями, как «Монахи — отцы народов», с тем, чтобы не возникало кривотолков по поводу того, что «духовные вещи, не поддающиеся осмыслению, являются ничтожными и порождают вредную истину». Как утверждает легенда, Леонардо опасался инквизиции и делал свои записи «зеркальным» письмом, чтобы скрыть истинные мысли.
«Дама с горностаем» способствовала тому, что при дворе к «своеобразному» художнику, который рисовал и писал левой рукой и по ночам посвящал себя полностью учебе и исследованиям, росло уважение. Со своей стороны он прилагал все усилия, чтобы подчеркнуть индивидуальное своеобразие и, может быть, даже обозначить свою особую «отличительность», одеваясь, правда, неброско и стараясь всегда иметь ухоженный вид. Но недостаточное владение итальянским языком приводило к тому, что контакт с поэтами и философами миланского двора ему не удавался. Впервые за годы упорного труда он с удовлетворением мог записать: «На родном языке я постиг такое количество слов, что ранее должен был бы сожалеть, что плохо понимал вещи; поэтому зачастую мне не хватало выражений, с помощью которых я мог бы корректно выразить собственную мысль». Другим его недостатком было незнание латинского языка, что при каждом научном споре оставляло его в статусе «не имеющего учености». Кое-как он пытался возместить это созданием собственного словаря, вмещавшего в себя более тысячи слов, но до конца дней своих так и не выучил латинского языка.