El método científico de Leonardo se basaba fundamentalmente en la observación, «la ciencia fue el capitán, la práctica fue el soldado».23 Sus investigaciones científicas no se refieren exclusivamente más que a lo que ha estado acompañado de la práctica.11 Leonardo intentó comprender los fenómenos describiéndolos e ilustrándolos con mucho detalle, no insistiendo demasiado en las explicaciones teóricas. Sus estudios sobre el vuelo de los pájaros o el movimiento del agua son sin duda muy destacables. Como le faltaba formación básica en latín y en matemáticas, los investigadores contemporáneos ignoraron al sabio Leonardo; sin embargo, su sorprendente autodidactismo lo llevó a aprender latín solo.
En la década de 1490, estudió matemáticas al lado de Luca Pacioli y realizó una serie de dibujos de sólidos regulares en una forma esquelética para que formaran parte del libro Divina Proportione (1509).15 Estaba fascinado por la idea de lo absoluto y lo universal.23 Sin embargo, su cultura matemática era fundamentalmente práctica, con las limitaciones propias de los abacistes de su tiempo, con algunos conocimientos de la geometría euclidiana, de perspectiva y de mecánica, en la línea de lo que sabían los teóricos de su tiempo. Sin embargo, Leonardo concibió un instrumento con un sistema articulado destinado a permitir una solución mecánica para el problema de Alhazen, una cuestión esencialmente técnica, que testimonia un conocimiento profundo de las propiedades de la cónica.11
Su nivel de física fue bastante limitado, no fue nunca artillero y nunca formuló teoría alguna relativa a la balística. Sin embargo, como lo atestiguan algunos de sus esquemas, Leonardo pudo intuir, como se podía observar en un surtidor de agua, arguyendo que no existía parte rectilínea en la trayectoria de un proyectil de artillería, al contrario de lo que se creía en aquel tiempo. Pero no profundizó en una vía que Tartaglia y Benedetti desarrollaron y que culminó Galileo.11 De igual manera, estudió los temas relacionados con la luz y la óptica;11 y en hidrología, la única ley que llegó a formular tuvo relación con los cursos de agua. En cuanto al ámbito de la química, cabe destacar la puesta a punto de un alambique y algunas investigaciones sobre alquimia que practicó en Roma.28 Si, en arquitectura, Alberti o Francesco di Giorgio se preocuparon por la solidez de las vigas, no lo hicieron desde formulaciones matemáticas como Leonardo, que se interesó por el problema de la flexión y consiguió definir «leyes» aún imperfectas, por ejemplo, en relación a la línea elástica en el caso de vigas de secciones diferentes.Nota 13 Así, eliminaba el módulo elástico y el momento de fuerza al que había aludido Jordanus Nemorarius.11
