Kao naučnik Leonardo se uzdizao iznad svih svojih savremenika. Njegove naučne teorije, kao i njegove umjetničke inovacije, bile su bazirane na pažljivom promatranju i preciznom dokumentiranju. Shvaćao je, bolje nego bilo ko u njegovom ili sljedećem vujeku, važnost preciznog naučnog zapažanja. Nažalost, kao što često nije uspijevao ostvariti svoje umjetničke projekte, tako nikada nije dovršio planirane rasprave (monografije) na temu različitih naučnih tema. Njegove teorije sadržane su u brojnim dokumentima, a većina ih je sačuvana u rukopisima. Budući da ju se ne može lako dešifrovati, Leonardova zostavština nije raznesena tokom njegovog života. Kada je u 16. vijeku objavljena dovela je do revolucije u nauci. Leonardo je zapravo preduhitrio mnoga meteorološka i geološka otkrića, razumijevao je efekat Mjeseca na plimu i oseku, nagovještavao je moderno shvatanje formiranja kontinenata te je pretpostavio porjeklo fosiliziranih ljuštura. Bio je među prvim osnivačima nauke o hidraulici i vjerojatno je izumio hidrometar. Njegova šema za gradnju kanala riječnih sistema još i danas ima praktičnu vrijednost. Predstavio je velik broj genijalno osmišljenih strojeva, od kojih su mnogi bili potencijalno upotrebljivi, između njih i ronilačko odijelo. Njegove leteće naprave, iako se nisu mogle koristiti u praksi, utemeljile su zvučne zakonee aerodinamike. Čovjekov let je bio problem na kojem je Leonardo radio intenzivno punih 25 godina. Kao i kod drugih studija, kretao je od razumnih pretpostavki: "Iako je čovjek sa svojim duhovnim sposobnostima otkrio velik broj pronalazaka ... nikad neće otkriti pronalazak koji može nadmašiti prirodu po ljepoti, jednostavnosti i neposrednosti, u čijem stvaranju ne nedostaje ništa i ništa nije prekomjerno. "Na žalost nije mu uspjelo otkriti tajnu pogonske snage pri letu, tako da se čini da su njegova promatranja i njegov raznolika nastojanja u proučavanju ptičjeg leta ostala bez učinka. Glavnina njegovih nacrta se bavi izumima o letu sa pomičnim krilima, u kojima čovjek, koji leži na jednoj dasci okrenut licem prema dolje, treba pomicati krila. Ponekad ga je njegova revnost vodila do čudnovatih ekstrema - naprava sa nekoliko dašćica postavljenih u obliku ptičjih krila, sa trupom forme ljuske spada vjerojatno u fantastičan izum. Međutim, padobran oblika piramide  se potvrdio u praksi, vjerojatno je Leonardo bio prvi pronalazač koji je otkrio jedan takav pronalazak. Izum propelera oblika vijka budi još i danas u inženjerima zračnog prijevoza velik interes. Leonardo izgleda nije davao tome velik značaj, čak se i pretpostavlja da je tu konstrukciju preuzeo od zvrka, igračke koja je tada već bila poznata. Mnogi smatraju ovaj pronalazak prvim helikopterom i pretečom propelera, unatoč tome što aerodinamički gledano nema pretjerane sličnosti sa istima, osim samo vizualne sličnosti.Leonardova primijenjena mehanika - možda u jačoj mjeri nego njegove druge studije naučne ili tehničke umjetnosti - pobuđuje priznanje i čuđenje u 20. vijeku koje je svjesno mašina i motora. Puno njegovih pronalazaka, kao npr. zupčanik i lanac mogu se razumjeti bez teškoća. Već nakon kraćeg proučavanja njegovih nacrta, tehničari su mogli provjeriti i proizvesti odmah radne modele njegovih vozila. Vozilo je tako izmišljeno da se pokreće od strane dviju grupa savijenih opeuga koje daju promjenjivu silu; dok jedna grupa radi druga se povlaci, te se tako dolazi do ravnomjernog pokretanja. Vreteno sliči u principu onima koji se danas upotrebljavaju u tekstilnoj industriji. Vreteno je viličasti dio, i Leonardov smisleni pogon nije dopustio da se samo rotira, nego i pomicanje prema naprijed i prema unazad; tako se konac ravnomjerno namotavo na kalem.

leonardov padobran	konstrukcija leteće naprave	skica prenosnog zupčanika