O Humanismo Renascentista não via polaridades mutuamente exclusivas entre as ciências e as artes, sendo os estudos de Leonardo, em ciências e engenharia, tão impressionantes e inovadores como o seu trabalho artístico, gravados em cadernos compostos por cerca de 13.000 páginas de notas e desenhos que fundem arte e filosofia natural (precursora da ciência moderna). Estas notas foram feitas e mantidas quotidianamente durante toda a vida de Leonardo e suas viagens, como ele fez em suas observações contínuas do mundo ao seu redor.
Os cadernos são, em sua maioria, escritos de forma invertida. A razão pode ter sido mais uma oportunidade prática, do que por razões de sigilo como muitas vezes é sugerido. Sendo Leonardo provavelmente canhoto, é possível que lhe era mais fácil escrever da direita para a esquerda.
Suas anotações e desenhos mostram uma enorme gama de interesses e preocupações, algumas tão banais como as listas de compras e as pessoas que lhe deviam dinheiro, e outras tão intrigantes como desenhos de asas e sapatos para caminhar sobre a água. Há composições de pinturas, estudos de detalhes e panejamentos, estudos de rostos e gestos, de animais, bebês, dissecações, estudo de plantas, formações rochosas, piscinas de hidromassagem, máquinas de guerra, helicópteros e arquitectura.
Leonardo tentou entender os fenômenos e descrevendo em detalhe extremo, e não enfatizou experiências ou explicações teóricas. Ao longo de sua vida, planejou uma enciclopédia baseado em desenhos detalhados de tudo. Como não dominava o latim e a matemática, o Leonardo da Vinci cientista era ignorado pelos estudiosos contemporâneos, como evoca sua famosa frase uomo senza lettere, em que claramente se refere a tais limitações. Na década de 1490, estudou matemática com seu amigo, o matemático Luca Pacioli e preparou uma série de gravuras -incluindo o Homem Vitruviano- para ilustrar o livro de Pacioli, De Divina Proportioni, publicado em 1509.
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