Леонардо на протяжении всей жизни искал место службы у всевозможных покровителей, а выполнение отдельных церковных и светских заказов строилось на основе простого торгового соглашения. Так, между творческими исканиями и работой над немногочисленными заказами прошло десять лет. Но однажды до Леонардо дошел слух, что правителю Милана, герцогу Сфорца, требуется придворный скульптор, и молодой человек решил попробовать свои силы.
Милан являлся одним из ведущих центров оружейного производства, а Леонардо был с головой погружен в свое новое увлечение — создание чертежей оригинальных машин и хитроумных механизмов. Поэтому он очень вдохновился возможностью переезда в столицу инженерного дела. В своем рекомендательном письме герцогу Сфорца он осмелился предложить себя не только в качестве скульптора, художника и архитектора, но в первую очередь как инженера, утверждая, что может соорудить бронированные машины, корабли, пушки, катапульты и прочую военную технику.
В результате, Леонардо добился своего лишь отчасти: он получил должность скульптора, который должен был изготовить бронзовую статую лошади для фамильного надгробия своего нового покровителя Сфорца. В силу разных обстоятельств, статуя так и не была создана, но семнадцать лет, проведенных Леонардо при миланском дворе, не прошли даром. В оружейных мастерских интерес молодого художника к военному делу, технике и механике только рос. Именно на этот период приходятся почти все его изобретения.
Леонардо создал многочисленные чертежи металлургических печен, печатного, ткацкого и прокатных станков, деревообрабатывающей машины. Ему первому пришли в голову идеи вертолетного винта, поворотного подъемного крана, шарикоподшипников, механизма для забивания свай, прибора для измерения скорости ветра, гидравлической турбины, разводного ключа, редуктора, пожарной телескопической лестницы. Леонардо разрабатывал модели всевозможных машин для ведения войн — танка, подводной лодки, катапульты. В его эскизах имеются прообразы экскаватора, велосипеда, ласт, прожектора водолазного колокола. Но, пожалуй, самыми известными станут конструкции, основанные на кропотливом изучении полета птиц: летательного аппарата, похожего на дельтаплан, и парашюта. К сожалению, Леонардо так и не увидел воплощения большинства своих идей при жизни. Он неоднократно сетовал на отсутствие необходимого сырья и материалов, ему сложно было смириться с тем, что гениальные замыслы пока слишком сильно опережают эпоху. Время для их внедрения в жизнь людей наступит лишь к концу XIX века. И, конечно, мастер даже не подозревал, что на исходе XX столетня вереницы туристов будут любоваться всеми этими изобретениями в музеях, посвященных его творчеству.
А пока, в 1499, Леонардо покинул Милан. В результате шедших войн, город оказался захваченным французами во главе с Людовиком XII, а герцог Сфорца, лишившись власти, бежал за границу. Начались переезды с места на место и до 1503 Леонардо нигде подолгу не задерживался. И вот, в пятьдесят лет его вновь ждала Флоренция — город, где он когда-то начинал простым подмастерьем, а теперь на пике своего творческого пути работал над созданием гениального полотна «Мона Лиза». Через несколько лет Леонардо вернулся в Милан в качестве придворного живописца Людовика XII, в то время получившего контроль над всем итальянским севером.
Какое-то время жизнь Леонардо проходила между Миланом и Флоренцией, пока в 1513 он не переехал в Рим под покровительство Джулиано Медичи, брата Папы Льва X. В течение следующих трех лет художник в основном занимался наукой, техническими экспериментами и заказами на инженерные разработки.
Остаток своей жизни итальянский гений провел во Франции, куда его пригласил Франциск I, сменивший на престоле Людовика XII. Жизнь в королевской резиденции, замке Амбуаз, была окружена высочайшим почетом к маэстро со стороны монарха. Несмотря на то, что у престарелого Леонардо онемела правая рука, а состояние здоровья становилось все хуже, он продолжал делать зарисовки и заниматься с учениками, заменившими ему семью, которую мастер так и не создал при жизни.