Леонардо, стремясь представить миру настоящее искусство, тщательно и глубоко изучал предметы и явления, которые намеревался изобразить. Вазари рассказывает, что художник, встретив человека с интересной головой или запущенными волосами, мог целый день бродить за привлекшей его внимание фигурой, запоминая ее во всех подробностях, чтобы, вернувшись домой, зарисовать увиденное, притом с такой точностью, будто модель стояла перед ним. Собрания таких рисунков Леонардо хранятся в Виндзоре, Оксфорде, Венеции и др.
Эти зарисовки лиц и фигур можно отнести равно как к живописи, так и к науке. Гибкая техника, легкий штрих, простота, лаконичность – это не просто наброски, на их основе Леонардо создавал свои картины. Поразительны способности этого человека – в немногих четких линиях удержать увиденное, уловить движение, выражение лица. Рисунки Леонардо сами по себе уже являлись произведениями искусства. Он записал как-то, что всякое знание начинается с ощущения. И собирал наблюдения, зарисовывал, запоминал. Ему до всего было дело. Он занимался живописью, находя время для науки, не выпускал из поля зрения технику. Будучи живописцем, он оставался исследователем и инженером. В чертежах Леонардо есть проекты подъемных сооружений, кранов, полиспастов, фонтанов, куполов.
Например, экономическое могущество Флоренции во многом базировалось на производстве текстиля. Флорентийская шерстяная промышленность, как писал в начале XIV в. хроникер Джованни Виллани, выпускала в год около ста тысяч штук сукна. Помимо шерстяного, было весьма развито шелковое производство. Неудивительно, что на одном из рисунков Леонардо изображены прядильные механизмы. Конструкция веретена да Винчи очень близка к современной, в его проекте предусмотрена автоматическая остановка при разрыве нити, которая была внедрена только в XIX в. Он задумывался над созданием ткацкой машины с механическим приводом от водяного колеса и большим количеством веретен, каждое из которых должно быть одновременно крутящим и наматывающим нить. Флоренция также была знаменита отделкой сукна, и естественно, что Леонардо проектировал машины для отделочных работ. В его ранних чертежах, выполненных тончайшими, изящными линиями, со штриховками, передающими светотень, рядом с изображениями стригальных машин и отдельных деталей встречаются наброски для картин и записи наблюдений. Его искусство неотделимо от науки и техники даже на бумаге. Художник, который был инженером и конструировал композиции на холсте, и инженер, который был художником и понимал, что даже в станке и в правильном решении технической задачи может заключаться красота.
Больших успехов добился Леонардо и в проектировании каналов и гидротехнических сооружений – плотин, шлюзов, машин для выемки и перевозки земли. Его система открывающихся угловых шлюзов (вместо прямолинейного, поднимающегося) просуществовала до наших дней. Ни у одного инженера зарисовки гидротехнических сооружений не были выполнены на таком высоком художественном уровне – вода окрашена в голубой цвет, потоки образуют волны, конструкции изображены в перспективе. Вазари рассказывает, что Леонардо придумал способ, как поднять флорентийский храм Сан-Джованни и подвести под здание лестницу, не разрушив его. Хотя проект выглядел фантастическим, Леонардо не был голословен – существовали чертеж и расчеты. И сам художник был так красноречив, и доказательства его были так убедительны, что его затея казалась вполне осуществимой слушателям, хотя после того, как он уходил, все понимали, что выполнить подобное невозможно. Хотя прецедент был – в 1455 г. известный болонский архитектор и инженер Аристотель Фиораванти передвинул колокольню болонской церкви Св. Марка. Но колокольня была поднята на несколько сантиметров, а Леонардо хотел поднять громадное здание храма Сан-Джованни на несколько метров. Проект был слишком дерзким, чтобы в него могли поверить. А он уже думал о том, чтобы создать летательную машину…
В 1480 г. у Леонардо уже была своя мастерская. Пьетро да Винчи к тому времени несколько лет был нотариусом богатого монастыря Сан-Донатоа Скопето, расположенного в окрестностях Флоренции. В семидесятых годах XV века некий флорентийский купец внес в казну монастыря богатое пожертвование, часть которого священнослужители решили использовать на украшение церкви. Возможно, дело не обошлось без влияния Пьетро да Винчи. В марте 1481 г. он как нотариус монастыря заключил договор с Леонардо на роспись алтарного образа в главной церкви. Пьетро да Винчи хорошо знал характер своего сына и не забыл, чем закончилась история с заказом на образ капеллы Старого дворца. В условиях договора Пьетро да Винчи указал сроки исполнения работы: Леонардо должен написать образ за 24, самое большее – 30 месяцев, а в случае, если художник его не закончит, то все, что он выполнит, будет принадлежать монастырю. Аванс в документах не оговаривался, краски Леонардо должен был покупать на свои средства. В июле 1481 г. он просит монахов выдать ему хотя бы небольшой аванс. Его просьба была удовлетворена. В августе Леонардо опять попросил аванс. И в этот раз монахи не отказали ему. В сентябре Леонардо – новая просьба денег. Сумма аванса увеличивалась, но работа над образом продвигалась медленно.