Как и большинство ученых своего времени, Леонардо был склонен отождествлять научный метод с опытом, а не с экспериментом.60 "Помни, - советует он себе, - рассуждая о воде, приводи сначала опыт, а потом разум".61 Поскольку опыт любого человека может быть не более чем микроскопическим фрагментом реальности, Леонардо дополнял его чтением, которое может быть опытом по доверенности. Он внимательно, но критически изучал труды Альберта Саксонского,62 частично познакомился с идеями Роджера Бэкона, Альберта Магнуса и Николая Кузского, многое почерпнул из общения с Лукой Пачоли, Маркантонио делла Торре и другими профессорами Павийского университета. Но все он проверял собственным опытом. "Тот, кто в споре об идеях ссылается на авторитеты, работает скорее с памятью, чем с разумом".63 Он был наименее оккультным из мыслителей своего века. Он отвергал алхимию и астрологию и надеялся, что наступит время, когда "все астрологи будут кастрированы".64
Он пробовал свои силы почти во всех науках. Он с энтузиазмом отнесся к математике как к самой чистой форме рассуждения; он чувствовал определенную красоту в геометрических фигурах и нарисовал несколько на одной странице с этюдом к "Тайной вечере".65 Он энергично выражал один из основополагающих принципов науки: "Нет уверенности в том, что нельзя применить ни одну из математических наук, ни одну из тех, что на них основаны".66 И он с гордостью вторит Платону: "Пусть ни один человек, не являющийся математиком, не читает элементы моего труда".67
Его увлекала астрономия. Он предложил "сделать очки, чтобы видеть луну большой".68 но, по-видимому, не сделал их. Он пишет: "Солнце не движется... Земля не находится ни в центре солнечного круга, ни в центре Вселенной".69 "У луны в каждом месяце есть зима и лето".70 Он остро обсуждает причины появления пятен на Луне и борется по этому вопросу со взглядами Альберта Саксонского.71 Взяв пример с того же Альберта, он утверждает, что, поскольку "всякое тяжелое вещество давит вниз и не может держаться вечно, вся Земля должна стать шарообразной" и в конце концов будет покрыта водой.72
Он заметил на высоких возвышенностях ископаемые раковины морских животных и пришел к выводу, что когда-то воды достигали этих высот.73 (Боккаччо предположил это около 1338 года в своем "Филокопо74). Он отверг идею вселенского потопа,75 и приписывал земле древность, которая потрясла бы ортодоксов его времени. Он приписал накоплениям, принесенным По, продолжительность в 200 000 лет. Он составил карту Италии, какой она, по его мнению, должна была быть в раннюю геологическую эпоху. Пустыня Сахара, по его мнению, когда-то была покрыта соленой водой.76 Горы образовались в результате эрозии под воздействием дождя.77 Дно моря постоянно поднимается вместе с остатками всех впадающих в него потоков. "Очень большие реки текут под землей";78 и движение живительной воды в теле земли соответствует движению крови в теле человека.79 Содом и Гоморра были уничтожены не человеческим нечестием, а медленным геологическим действием, вероятно, оседанием их почвы в Мертвое море.80
Леонардо с жадностью следил за достижениями в области физики, сделанными Жаном Буриданом и Альбертом Саксонским в XIV веке. Он написал сто страниц о движении и весе и еще сотни - о тепле, акустике, оптике, цвете, гидравлике и магнетизме. "Механика - это рай математических наук, ибо с ее помощью можно прийти к плодам математики" в полезной работе.81 Он восхищался шкивами, кранами и рычагами, не видя конца тому, что они могут поднять или сдвинуть с места; но он смеялся над искателями вечного двигателя. "Сила с материальным движением и вес с ударной силой - вот четыре случайные силы, в которых все произведения смертных имеют свое существо и свой конец".82 Несмотря на эти строки, он не был материалистом. Напротив, он определял силу как "духовную способность... духовную, потому что жизнь в ней невидима и лишена тела... бестелесную, потому что тело, в котором она производится, не увеличивается ни в размере, ни в весе".83
Он изучал передачу звука и сводил его среду к воздушным волнам. "Когда ударяют по струне лютни, она... передает движение аналогичной струне того же тона на другой лютне, в чем можно убедиться, положив соломинку на струну, похожую на ту, по которой ударили".84 У него было свое представление о телефоне. "Если вы заставите свой корабль остановиться, опустите головку длинной трубки в воду, а другой конец приложите к уху, вы услышите корабли на большом расстоянии от вас. То же самое можно сделать, положив головку трубки на землю, и тогда вы услышите любого проходящего на расстоянии человека".85