Leonardo var også en fremragende ingeniør og oppfinner, med ideer som lå langt forut for hans tid. På tegnebordet oppfant han blant annet helikopteret, stridsvognen, bruken av konsentrert solenergi, kalkulatoren, dobbeltskroget og en grunnleggende teori for platetektonikk. Få av tegningene hans ble konstruert og realisert i løpet av hans levetid. Som vitenskapsmann gjorde han oppdagelser innen anatomi, astronomi, byggeteknikk, optikk og hydrodynamikk.