Leonardo urodził się 15 kwietnia 1452 r. w pobliżu Vinci, górskiego miasteczka na toskańskiej prowincji, między Florencją i Pizą. Jego rodzice nie byli małżeństwem. Wielu uważa, że matką była Caterina di Meo Lippi, miejscowa wieśniaczka. Ojciec, Ser Piero da Vinci, pełnił wysoką funkcję notariusza. Gdyby Leonardo nie był nieślubnym dzieckiem, oczekiwano by, że podąży jego śladem.
Na chłopca o szerokich zainteresowaniach miasteczko Vinci musiało silnie wpływać. Toskański krajobraz wygląda dziś zapewne tak jak w czasach młodości Leonarda – oliwne gaje, przymglone wzgórza i górskie pasmo u zachodnich wybrzeży Italii. W Vinci ten widok nosi nazwę orizzonti geniali, „genialne horyzonty”, jak mówi Stefania Marvogli z Museo Leonardiano, czyniąc aluzję do Leonarda i geografii, która przenikała jego dzieciństwo. Ta mozaika różnorakich terenów, łączących się w spójną całość, odzwierciedla związki, których Leonardo poszukiwał w przyrodzie – wzorców jednoczących kosmos.

O jego dzieciństwie wiadomo niewiele. Zapisy sugerują, że mieszkał z dziadkami w Vinci, gdzie odebrał podstawowe wykształcenie. Gdy wszedł w okres dojrzewania, ojciec najpewniej dostrzegł jego artystyczne zdolności i pokazał rysunki Leonarda swemu klientowi, artyście Andrei del Verrocchio, który zgodził się przyjąć chłopca na naukę w swojej florenckiej pracowni.

Od początku Leonardo przyćmiewał swoich rówieśników, a niebawem i samego mistrza. Jego najwcześniejsza samodzielna praca, krajobraz doliny Arno wykonany piórkiem i tuszem, pochodzi z 1473 r., gdy Leonardo miał 21 lat. Po kilku latach otrzymał pierwsze własne zamówienia – na ołtarz w kaplicy Palazzo della Signoria oraz obraz Pokłon Trzech Króli dla augustiańskich mnichów.

Leonardo pozostawił niewiele osobistych wspomnień, ale to i owo o nim wiemy. Prawie na pewno był gejem. Jako miłośnik zwierząt kupował na targu ptaki w klatkach i wypuszczał je na wolność. Był leworęczny i przystojny, nosił różowe tuniki i podziwiano go za śpiew, szczodrość oraz społeczne wyrobienie. Musiał być bardzo miłym gościem na przyjęciach, jak mówi Gary Radke, emerytowany profesor historii sztuki z uniwersytetu w Syrakuzach. – Nie należał do tych nieprzeniknionych, zamyślonych, gderliwych geniuszy.

Przez 46 lat swojej kariery, spędzonych głównie we Florencji i Mediolanie, Leonardo poświęcał się wiedzy, bezustannie jej wypatrując i pragnąc za nią podążać. Studiował łacinę, kolekcjonował poezję, czytał Euklidesa i Archimedesa. Tam, gdzie inni przyjmowali to, co było dostrzegalne, on przyglądał się drobnym szczegółom – geometrycznym kątom, zmianom wielkości źrenicy – przeskakując z jednej dyscypliny do innej i szukając związków pomiędzy nimi. Szkicował kwiaty i aparaty latające, projektował maszyny wojenne dla swego mecenasa, księcia Ludwika Sforzy, tworzył teatralne ozdoby z pawich piór i obmyślił plan zmiany biegu rzeki Arno między Florencją i Pizą.

Dokumentował wszystko niezwykle szczegółowo na odwrotach i w narożnikach arkuszy, starannymi notatkami zapisanymi w zwierciadlanym odbiciu – czytanymi od prawej do lewej. Niektóre z tych stron istnieją dziś w formie luźnych kartek, inne zostały oprawione w tomy zwane notatnikami lub kodeksami. Nie ma tu wyraźnego porządku, nawet na pojedynczej stronie, a podobne tematy często pojawiają się na różnych kartach, powstałych w odstępie wielu lat. To wszystko sprawia, że nawet uczeni mają problemy z nadążaniem za tempem jego umysłu, mówi mi Paolo Galluzzi, dyrektor florenckiego Museo Galileo, przerzucając z zadziwieniem reprodukcje notatników Leonarda. Twierdzi, że ilekroć dokonuje jakiejś obserwacji, w jego umyśle rodzi się pytanie, które nieodmiennie każe mu zastanowić się nad kolejną kwestią. – On komplikował sprawy.

Trudno ogarnąć niezrównaną zdolność Leonarda do wychodzenia poza dokonania swoich poprzedników. Robił to, biorąc tematy w krzyżowy ogień pytań i obalając swoje własne wyroki. W Kodeksie Leicester zastanawia się, w jaki sposób woda trafia na szczyty gór, i odrzuca swoje pierwotne przekonanie, że wypycha ją w górę ciepło. Uświadamia sobie, że woda krąży poprzez parowanie, chmury i deszcz.

– Ważniejsze od odkrycia, w jaki sposób działają górskie strumienie, jest odkrycie, w jaki sposób można to odkryć – mówi biograf Walter Isaacson. – On się przyczynia do wynalezienia naukowej metody.

Dla Leonarda zasady nauki – obserwacja, hipotezy i eksperymenty – pełniły kluczową rolę w sztuce. Poruszał się płynnie między tymi dwiema dziedzinami, czerpiąc informacje z jednej, aby wykorzystać je w drugiej, mówi Francesca Fiorani, prodziekan wydziału sztuki i humanistyki na Uniwersytecie Wirginijskim. Dodaje, że jego największym darem było czynienie wiedzy widzialną. – Na tym polega jego potęga.