Nasce a Vinci tra Empoli e Pistoia in provincia di Firenze da Ser Piero d'Antonio notaio e da Caterina. La madre dopo aver partorito si sposa con un contadino. A sedici anni a causa della morte del nonno Antonio trasloca con la famiglia a Firenze.

Entra molto giovane nella bottega di Andrea del Verrocchio: pittore e scultore, orafo acclamato e maestro ricercato, il migliore dell'epoca a Firenze. Qui ha la fortuna di cooperare con Sandro Botticelli, Domenico Bigordi detto il Ghirlandaio, Pietro Vannucci detto il Perugino e Lorenzo di Credi. Vi rimane per otto anni. Nel 1472 è iscritto come maestro nella Compagnia dei Pittori. Nel 1474 realizza il suo primo disegno autografo Nel giorno di Santa Maria della neve, un paesaggio della vallata dell'Arno, conservato agli Uffizi. Dal 1476 al 1482, anno nel quale parte per Milano, vive a Firenze. In questo periodo realizza il paesaggio ne il Battesimo del Verrocchio (Firenze, Uffizi).

Nel 1482 offre tramite una lettera-curriculum, i suoi servigi al duca di Milano Ludovico il Moro, descrivendo i suoi progetti di ponti militari, strumenti d'assedio, artiglierie, macchine per l'escavazione di cunicoli, carri protetti con artiglierie semoventi, navi militari. In ultimo accenna ad opere d'idraulica, architettura, pittura e scultura, tra cui l'impresa del cavallo bronzeo per il monumento a Francesco Sforza. A Milano rimane fino al 1499. Abita a Porta Ticinese con i fratelli De Pretis, pittori. In questa città acquisisce esperienza e dipinge nel 1483 La Vergine delle rocce (attualmente al Louvre, Parigi) e una statua equestre per Francesco Sforza, mai realizzata. Dal 1487 al 1490 esegue il modello del tiburio del Duomo di Milano. Negli anni 1489-90 prepara le decorazioni del Castello Sforzesco di Milano per le nozze di Gian Galeazzo Sforza con Isabella d'Aragona. Nel 1494 come ingegnere idraulico si occupa della bonifica della tenuta sforzesca nella bassa lombarda. Sono progetti in continua evoluzione e modifica: li corregge per tutta la vita. Il vero capolavoro di questi anni, iniziato nel 1945 e terminato nel 1498, è Il Cenacolo nel refettorio della chiesa Santa Maria delle Grazie. Questo lavoro diventa praticamente l'oggetto esclusivo dei suoi studi. Nel 1499 Leonardo fugge da Milano perché invasa dalle truppe del re di Francia Luigi XII e ripara a Mantova e Venezia.

Nel 1503 è a Firenze. Qui inizia ad affrescare insieme a Michelangelo Bonarroti il Salone del Consiglio grande del Palazzo della Signoria. A Leonardo viene affidata la rappresentazione della Battaglia di Anghiari, opera che non porta a termine. Nello stesso anno dipinge La Gioconda (attualmente visibile al Museo del Louvre, Parigi). All'età di sessantadue anni si trasferisce a Roma, grazie all'intervento di Giuliano de Medici. Nel 1513 parte per Amboise (Francia) su invito di Francesco I. Vi trascorre gli ultimi anni della sua vita occupandosi di progetti per festeggiamenti e di progetti idrologici per alcuni fiumi francesi.

Muore a Cloux il 2 maggio 1519 nel castelletto messo a sua disposizione dal re. E' sepolto nella chiesa di S. Fiorentino ad Amboise. Il corpo è stato profanato durante le guerre di religione del XVI secolo.

Tra le altre opere sono da ricordare il Codice Atlantico (Biblioteca Ambrosiana, Milano); i dodici taccuini dell'Istituto di Francia; il Codice Trivulzio (Raccolte Trivulziane a Milano); i codici A e B sull'anatomia (castello di Windsor, Inghilterra); il Codice sul volo degli Uccelli della biblioteca Reale di Torino; il Codice Leicester (Holkham Hall, presso Norfolk); il Codice Arundel (Britich Museum, Londra) e i due Codici della biblioteca di Madrid.

Leonardo da Vinci è stato uno dei maggiori protagonisti del Rinascimento. Le sue straordinarie idee innovative in svariati campi come la pittura, l'ottica, l'anatomia e l'idraulica lasciano un segno indelebile che influenzerà le generazioni a seguire ed ancora oggi stupiscono per originalità e genialità. Ideatore di tecnicismi straordinari come lo sfumato, il chiaroscuro, la prospettiva aerea, tutta la sua opera è pervasa di una passione alimentata da una razionalità che gli concede una marcia in più rispetto a molti dei suoi grandi contemporanei.
Fu anche innovatore negli studi scientifici. Precursore di alcune scoperte fondamentali nel campo delle maree, dei fossili, dell'aerodinamica, della botanica, della idraulica ed anche della circolazione sanguigna, dotato di una vena letteraria incredibile scrisse, tra molti altri trattati, anche svariate Favole. Proprio in queste si evince una vena moraleggiante che lascia intravedere il fondamentale pessimismo che lo pervadeva riguardo alla felicità dell'essenza della natura umana.