Nato a Vinci (Firenze) nel 1452, figlio naturale del notaio Piero e di una contadina, fu accolto in casa del padre che non aveva avuto figli legittimi dai primi due matrimoni. Dal 1467 al 1476 approfondì la sua formazione artistica presso la bottega del Verrocchio a Firenze, interessandosi anche di matematica, meccanica e ingegneria.
Nel 1482 fu chiamato a Milano da Ludovico il Moro; durante il soggiorno milanese si occupò degli allestimenti scenici per gli spettacoli teatrali della corte, oltre a dipingere alcuni dei suoi capolavori (la Vergine delle rocce e l'Ultima cena). Dopo la caduta di Ludovico nel 1499, Leonardo lavorò presso varie corti italiane: Mantova, Venezia, Firenze, Roma.
Durante questi anni dipinse capolavori come la Gioconda. Nel 1517 accettò l'invito di Francesco I a lavorare per la corte francese. Gli fu assegnato il maniero di Clos-Lucé vicino alla reggia di Amboise; trascorse gli ultimi anni immerso negli studi, tra gli onori della corte. Morì nel 1519.
Leonardo amava definirsi "omo sanza lettere": conosceva superficialmente il latino, ignorava completamente il greco e aveva appreso la maggior parte delle sue cognizioni attraverso i volgarizzamenti delle opere più importanti e attraverso l'aiuto di amici, il matematico e filosofo Pacioli e il medico Marcantonio della Torre. Si interessò soprattutto di meccanica, fisica, anatomia, filosofia naturale e lasciò una enorme quantità di appunti (si calcolano 5000 fogli).
Oltre agli appunti tecnici e ai progetti di trattati, Leonardo scrisse anche numerosi apologhi, aforismi e favole che testimoniano un gusto arguto e uno stile vivace. Giunto a noi grazie alla compilazione dell'allievo Francesco Melzi, che si basò sui materiali del maestro, il Trattato della pittura è la sua unica opera organica. Si tratta di un grandioso tentativo di coordinare ogni scienza, ogni filosofia, ogni riflessione sulla scienza e sulla vita all'interno dell'ottica e delle esigenze del pittore.