A lo largo de toda su vida compiló cuadernos de tamaño mayor (hasta el folio) dedicados a temas específicos, reproduciendo casi de modo literal, o más bien ampliándolos y profundizándolos, apuntes dispersos: entre los más característicos en este sentido, se encuentra el pequeño códice sobre el Vuelo de los Pájaros, en la Biblioteca Real de Turín, perteneciente a los primeros años del siglo XVI y en el cual se reproducen observaciones y reflexiones comprendidas en los folios del códice L (a caballo entre los siglos XV y XVI) y del misceláneo Códice Atlántico; también uno de los dos códices hallados en Madrid (el núm. 8.937) se compone de dos fascículos; uno está dedicado a la mecánica aplicada a las máquinas -algunas de carácter universal para la transmisión del movimiento, otras de uso específico, sobre todo textil-, y el otro, a la teoría de la física mecánica.
Los dibujos de mecánica aplicada son muy parecidos a otros que se encuentran en folios «misceláneos» al principio y al final del Códice Atlántico; de la misma manera, en el otro códice de Madrid (8.936), de contenido muy variado, en el fascículo final dedicado a los problemas de la fusión del monumento ecuestre de Francesco Sforza aparece un magnífico dibujo «del natural» sobre hombros y patas de caballo. Todo ello son pruebas, por lo tanto, del carácter simplemente material y empírico de la distinción que hoy efectuamos, entre «códices» (libretas y cuadernos) y folios dispersos.
En resumen, en el primer período florentino, hasta el año 1481, prevalece lo «artístico», y en efecto hay muchos folios sueltos relacionados con el tema de la Virgen con el Niño y de la Adoración de los Magos; en la primera fase del período milanés, hasta el año 1499, junto a la actividad artística, se van concretando y diversificando sus múltiples intereses científico-naturalistas, que a menudo llegan a cuajar en aplicaciones prácticas dignas de un gran «maquinista», sobre todo por las insistentes solicitudes de Ludovico el Moro, en todos los campos, desde el militar al hidráulico y al arquitectónico: se remontan a este período los primeros «códices», A, B, C, H, I, M, Ashburnham, Forster; a partir de 1500, cada vez más, prevalece el «filósofo naturalista» que investiga el macrocosmos y el microcosmos, si bien en el segundo período florentino (1500-1506) llega a coexistir, junto al pintor de Santa Ana con la Virgen y el Niño, de la Batalla de Anghiari y de la Gioconda (a las dos primeras obras se refieren muchos estudios gráficos), el «ingeniero» y el «geómetra» que trabaja al servicio de la República florentina y del duque Valentín; el anciano Leonardo, tanto en Roma como en Francia, cada vez se encuentra más sumergido en su meditación y análisis universal de la naturaleza, aun cuando vuelvan a despertar en él, mientras estaba al servicio de Francisco I, los intereses arquitectónicos.
Volviendo ahora al tema de la Virgen con el Niño, perteneciente al primer período florentino, se aprecia una decidida evolución respecto a la Virgen de Munich, siguiendo el camino de la composición que llevará hasta la Virgen de las Rocas, en una serie de numerosos estudios y bosquejos que representan un grupo en el cual el Niño juega con un gato. Tenemos dos anotaciones de Leonardo:»…bre 1478 empecé las dos Vírgenes María» (sobre un dibujo que se conserva en los Uffizi); una «Virgen María casi acabada y una Virgen María» (en el inventario de su estudio, al marchar hacia Milán).
Generalmente se excluye de estas referencias a la Virgen de Munich, demasiado en la línea de Verrocchio para poder superar la mitad de la octava década; en cambio, queda en discusión si son de la mano misma de Leonardo o son copias otras dos Vírgenes, la llamada «Dreyfus», en la National Gallery de Washington, y la llamada «Litta», en el Ermitage de San Petersburgo; por lo tanto, la única identificación que ha sido aceptada casi unánimemente corresponde a una de las dos Vírgenes citadas por Leonardo con la conocida por Madona «Benois»‘, también en el Ermitage de San Petersburgo. Es una obra inacabada, que representa a la Virgen ofreciendo una flor al Niño, en la penumbra de una habitación iluminada tan sólo por la luz fría de una ventanita muy alejada del grupo. En ella se nota igualmente la aparición de concepciones lumínicas y estructurales que rompen, más que evolucionan, los moldes de las primeras obras de influencia de Verrocchio, incluida la Virgen de Munich, en el sentido de profundizar y de realizar una íntima vinculación de la relación mímico-sentimental entre las
dos figuras, traducida en términos de composición y de luz, que es «nórdica», fría pero que envuelve con ternura.
Cuadernos de anatomía de Leonardo (Vol. III, Fol. 7, Colección Real de Windsor, Londres). Estudio de fetos humanos en el útero que demuestra cómo el pintor conocía la posición fetal correcta gracias a sus disecciones de cadáveres, casi clandestinas.