Nació en las afueras de Florentina, en la pequeña localidad de Anchiano en 1452, aunque para otros nació en Vinci, de ahí su "apellido", antes de que se adoptaran las convenciones de nombres actualmente vigentes en Europa, por lo que a su nombre de pila se añadió el de su padre (Ser Piero) y la localidad de nacimiento siendo entonces "Leonardo di Ser Piero da Vinci". Sin embargo, Leonardo acostumbraba firmar sus trabajos como Leonardo o Io, Leonardo (yo Leonardo), es decir, sin emplear el nombre de su padre, lo que induce a pensar que era hijo ilegítimo. Desde niño mostró aptitudes para las artes plásticas, principalmente el dibujo. Poseía una gran capacidad de observación lo que le valió no sólo a su obra artística sino también a otros temas que estudió como la física (principalmente la mecánica) la música o el naturalismo (ahora biología), un gran realismo y naturalidad.
Leonardo creció con su padre en Florencia. Desde temprana edad se destacó en la pintura, la geometría, la mecánica y la música. Por diversas constancias documentales, podemos afirmar que llegó a preconcebir el avión, el tanque de guerra, el esnórquel de buceo, el paracaídas y un artefacto parecido al helicóptero. Además hizo certeras observaciones sobre diversos restos de fósiles. A lo largo de su vida, Leonardo se mantuvo como vegetariano por razones éticas. Sus primeros bocetos eran de tal calidad que tan pronto como su padre los mostró al pintor Andrea del Verrocchio este tomó al joven de catorce años como aprendiz. Posteriormente Leonardo montó su propio taller como pintor independiente en Florencia.
Leonardo mantuvo su vida privada particularmente en reserva, yendo al extremo de escribir sus diarios utilizando una forma de encriptación básica (escribiendo especularmente, de manera que había que utilizar un espejo para poder leer sus escritos al derecho), no constituyendo ello un código propiamente tal, pero que bastaba para dificultar suficientemente la lectura de sus escritos. Afirmaba también tener una falta de interés en la relaciones físicas involucradas en la procreación humana. Estos comentarios de Leonardo fueron interpretados por Freud como indicativos de una libido homosexual, la cual era sublimada a través de su investigación científica y de su expresión artística. Ciertamente Leonardo se rodeó de jóvenes atractivos durante su vida y permitió que su arte reflejara una apreciación de la belleza masculina. Sus relaciones con jóvenes, la ausencia de relaciones duraderas con mujeres así como registros históricos, han llevado a concluir a ciertos historiadores que Leonardo tenía un fuerte interés erótico, enfocado casi exclusivamente hacia lo masculino.
En realidad el arte de Leonardo refleja la búsqueda incensante del andrógino, concepto que va más allá de la sexualidad, del hombre y la mujer y que engloba ambos en un ente único autosuficiente, perfecto y superior. De ahí que en sus estudios y pinturas tienda a homologar los rasgos femeninos con los masculinos dando lugar a mujeres parecidas a mancebos y hombres de rasgos femeninos. El mismo Leonardo ya en su juventud encontraba desagradables las relaciones sexuales de cualquier tipo, decía que en ellas el ser humano perdía su dignidad, por lo que la belleza para Leonardo se limitaba a la cuestión estética de la pose o la imagen que pudiera proyectar una persona.
Este ha sido un punto sumamente polémico que ha dado lugar a muchísimas interpretaciones, pero hay que estudiar el pensamiento reinante en la italia del siglo XV y el contexto ideológico y cultural de Leonardo para entender su punto de vista.
Entre 1482 y 1499 trabajó para el duque de Milán Ludovico Sforza y mantuvo su propio taller, en el que trabajaban varios aprendices. El duque se maravilló de todos los conocimientos que dominaba Leonardo: pintura, dibujo, mecánica, ingeniería militar y ciencias naturales. Podía hacer esculturas en mármol, bronce o terracota. También pequeños cañones (bombardas), trazar caminos y construir portones. En unas de sus obras utilizó setenta toneladas de bronce que habían sido reunidos para la realización de la estatua de un enorme caballo de bronce, pero se fundieron para fabricar cañones para el Duque en un intento de salvar Milán de los franceses bajo el reinado de Carlos VIII de Francia en 1495.
En 1506 Leonardo se encuentra con el Conde Francesco Melzi, de quince años, hijo de un aristócrata de Lombardía y que poseía una gran apostura. Luego de tempestuosas escenas de celos, Salai acepta un nuevo arreglo en su relación con Leonardo, y los tres llevan a cabo varias giras a través de Italia. Aunque Salai fue siempre presentado como su discípulo, jamás produjo la más mínima obra. Melzi, de todos modos, se convirtió en su discípulo y compañero de toda la vida.
Leonardo permaneció en Milán por un tiempo, hasta que una mañana se encontró con que arqueros franceses estaban usando su modelo de arcilla a escala real del caballo como blanco de práctica para el tiro. Abandonó entonces Milán, junto a Salai y su amigo Luca Pacioli (que era inventor y contador), yendo a Mantua, mudándose de nuevo a los dos meses hacia Venecia y volviendo a Florencia a finales de abril del 1500.
Desde 1513 a 1516 vivió en Roma, donde en ese momento trabajaban pintores como Rafael y Miguel Ángel; no tuvo sin embargo mucho contacto con estos artistas. De todas maneras se cree que la presencia de Leonardo fue de importancia capital para el cambio de sitio del "David", la obra maestra de Miguel Angel, quien al parecer estaba disgustado por ello.
En 1518, Salai abandonó a Leonardo y retornó a Milán, donde más adelante perecería en un duelo.
El rey llegó a convertirse en un amigo cercano del artista.
Falleció una semana antes de su 67 cumpleaños, en Cloux, Francia, en 1519 en los brazos del Rey Francisco I.
De acuerdo a sus deseos, 60 mendigos siguieron su ataud. Fue enterrado en la capilla de Saint-Hubert en el Castillo de Amboise.
Melzi su principal heredero y albacea, pero Salai no fue olvidado: recibió la mitad del viñedo de Leonardo.

Legado. Los manuscritos de Leonardo da Vinci
Luego de la muerte de Leonardo, y habiéndolo estipulado en su testamento, algunos libros, todos sus cuadernos de notas, dibujos y otros papeles, que reflejaban cabalmente su obra y pensamiento, quedaron bajo la custodia de su fiel discípulo Francesco Melzi.
Melzi, quien, consciente de la magnitud de la obra del maestro, se entregó a la ardua tarea de ordenar y catalogar las miles de hojas con anotaciones y dibujos de diversa índole, escritas por ambas caras, salpicadas de numerosas ideas, dibujos y bocetos. Objetivo que logró satisfactoriamente, en la tranquilidad de su hermosa villa en Vaprio D'adda, una localidad cerca de Milán, lugar a donde llevó su valiosa herencia, dándole al legado de su maestro una unidad bastante notable, utilizando para ello, un criterio lógico y simple. De lo recopilado, el resultado más coherente y terminado fue su "Tratado de la pintura", cuyo contenido se transcribió, años más tarde, a lo que se llamó el Códice de Urbino, conservado hasta hoy en la biblioteca del Vaticano.
Lamentablemente, lo que parecía ya seguro en manos de Melzi, comenzará a fragmentarse, lentamente, a partir de su muerte, acaecida en 1570, cuando sus bienes se reparten entre sus 5 hijos. Orazio Melzi, uno de ellos, fue quien se quedó con la totalidad de los cuadernos y papeles ordenados por su padre, pero ignorando el valor de estos y no sabiendo que hacer con ellos, los amontonó en una bodega, donde permanecieron deteriorándose.
En algún momento fueron hallados por Lelio Gavardi, preceptor de la Casa Melzi. Como juzga muy bien la importancia del descubrimiento, piensa en la manera de llevarse parte de este tesoro. Así, al poco tiempo, logra sustraer 13 manuscritos. Con el plan de obtener algún beneficio económico, intenta venderlos a algunos personajes notables, pero fracasa en varias oportunidades. Ya preocupado, y a causa de la intervención de un tercero, decide devolverlos. De esta forma comienza el ir y venir de los documentos y otros más, a manos de distintos interesados e inescrupulosos que se habían enterado del importante hallazgo, generándose la ya mencionada y ominosa fragmentación, y la inexorable dispersión de lo laboriosamente conseguido por Francesco Melzi.
Los destinos de los manuscritos fueron tomando, con el curso del tiempo y las circunstancias de la historia, diversos caminos. Hoy los principales manuscritos de Leonardo se encuentran repartidos por varios países. En Europa se distribuyen entre Italia, Francia, Inglaterra y España. Y en el nuevo mundo, podemos hallarlos en Estados Unidos. En tanto hojas sueltas están aún dispersas en distintos lugares del Viejo Continente.