Aunque Leonardo Da Vinci no es autor de ninguna teoría científica importante -y, por eso, sería exagerado ponerlo a la altura de, por ejemplo, Copérnico o Galileo Galilei, los padres de la Revolución Científica-, es innegable que una de sus mayores aspiraciones fue comprender los mecanismos de funcionamiento de la naturaleza, combinando la observación atenta y el razonamiento matemático. El inquieto vinciano se ocupó, por eso, de temas tan diversos como la geología, la botánica, la anatomía comparada, la geometría... y en todas hizo observaciones interesantes. 

Fiel al espíritu de una época en que las ciencias empezaban a adoptar la forma por la que las conocemos hoy en día, Leonardo insistía en que para aproximarse al mundo natural no alcanzaba con el estudio de los textos antiguos sino que era necesario agregarle tanto nuevas observaciones como matemáticas.  Adelantando el famoso dicho de Galileo según el cual "el libro de la naturaleza está escrito en caracteres matemáticos", Da Vinci decía:

Ninguna investigación humana puede llamarse ciencia verdadera si no pasa por demostraciones matemáticas. Y si tu dijeras que las ciencias que comienzan y terminan en la mente encierran verdades, esto no es aceptable, sino que ha de negarse por muchas razones, la principal, que en esos discursos mentales no interviene la experiencia, sin la cual nada produce certidumbre.

La pulsión científica de Leonardo se desarrolló especialmente en Milán, donde, a diferencia de lo que ocurría en Florencia, predominaba una orientación hacia el mundo físico fuertemente influenciada por las escuelas de París y de Oxford, que habían recuperado el empirismo aristotélico y habían logrado encontrar explicaciones matemáticas interesantes para problemas físicos de larga data, como el del movimiento. 

La óptica

Dado que su interés principal siempre fue la pintura, es razonable que Leonardo se ocupara con especial entusiasmo de investigar cómo percibimos visualmente el mundo que nos rodea. 

A partir de lo que aprendía sobre la percepción y el comportamiento de la luz, Leonardo renovaba sus métodos pictóricos. 

Habitualmente, se exagera la importancia de Da Vinci en la comprensión moderna de cómo funciona la visión. Si bien entendió, como lo habían hecho otros antes, que el ojo funciona como una cámara oscura que invierte las imágenes, pensó que era allí mismo que se volvían a enderezar (y no en el cerebro, como hoy sabemos).

Gracias a sus estudios sobre la reflexión de la luz en el mar, Leonardo reafirmó que la luna no tiene luz propia sino que refleja la que proviene del sol y llegó a dibujar las manchas de su superficie como si fueran mares. En parte por esas manchas, sostuvo que lejos de ser un espacio incorruptible, como creía la astronomía aristotélica todavía en boga, no había nada que diferenciara la luna de la Tierra.

De hecho, el vinciano especulaba con que nuestro planeta, visto desde el espacio, sería apenas un astro más: "El océano, con los otros mares, hace mediante el sol resplandecer nuestro mundo a modo de Luna, y a los más remotos parece una estrella". 

La física 

Como todos los hombres de la época que se dedicaban a la Filosofía Natural (el modo en que, por entonces, se nombraba a la ciencia), Da Vinci intentó explicar el problema del movimiento, aunque estuvo lejos de los avances más significativos de la época (que sólo llegaron cuando se entendió que era necesario reducirlo a leyes matemáticas). 

La noción de Leonardo, en este sentido, dista de ser innovadora: mantuvo la idea de impetus, heredada de la física medieval, y la distinción aristotélica entre los movimientos naturales y los movimientos violentos. 

La geología

En materia geológica, algunas ideas de Da Vinci fueron de avanzada. Sus observaciones anticiparon uno de los descubrimientos más revolucionarios para la historia de la ciencia, que recién se explicaría en los siglos XVIII y XIX: que la Tierra era mucho más antigua de lo que el relato bíblico aseguraba. Para darse cuenta de esto, era clave la interpretación de los fósiles, que hasta entonces solían considerarse apenas juegos de la naturaleza, que gustaba de crear piedras similares a animales existentes o pasados.

Leonardo supuso que los restos que se encontraban en las cimas de las montañas eran testimonio de la existencia de esos animales en un pasado remoto, cuando esas montañas estaban cubiertas por agua. Esa idea suponía que la Tierra no siempre se había visto como se veía en la actualidad: para que cambios como los que postulaba tuvieran lugar, era necesario que pasara muchísimo tiempo. El agua cumplía, según el vinciano, un rol fundamental en los procesos de erosión. 

La anatomía

Fue sin duda el estudio de la anatomía de humanos y animales lo que más lo obsesionó; en parte, porque le permitía alcanzar mejores representaciones pictóricas, pero también le interesó como tema de investigación en sí mismo. 

Aunque la disección no estaba prohibida por la Iglesia (de hecho, los médicos de la época hacían autopsias públicas en las facultades), no resultaba simple para un artista conseguir cuerpos. Al principio, Leonardo investigó con animales, y por eso en sus cuadernos abundan los estudios de perros, gatos y cerdos, entre otros.

A partir de comienzos del siglo XVI, en la medida en que su reputación crecía, pudo acceder a cadáveres humanos. En 1507, Leonardo realizó una disección de un anciano en el hospital de Santa MariaNuova de Florencia, lo que significó el inicio de sus mejores años de investigación anatómica. Según su propio relato, hizo a lo largo de su vida otras 29 disecciones, gracias a las cuales acumuló un impresionante volumen de dibujos de una precisión tal que sólo sería alcanzada varios siglos después. 

Aunque siguió creyendo en la teoría de los humores, que dominaba el conocimiento médico de la época, hizo algunas observaciones interesantes, como que el corazón es el centro del sistema sanguíneo (y no el hígado). Según sostienen algunos especialistas, estuvo muy cerca de descubrir cómo funciona el sistema de circulación de la sangre.