利奥纳多·达·芬奇是佛罗伦萨公证人塞尔·皮耶罗的私生子。他的生母是一位年轻的农村妇女，在达·芬奇出生后不久，她就嫁给了别人。达·芬奇从小便和祖父、祖母及父亲生活在一起。
7岁时，他被送进附近教堂开设的小学堂读书。孩童时代的达·芬奇充满了数不尽的天真与好奇心，他特别喜欢观察大自然的景色，对绘画产生了浓厚的兴趣。他喜欢一个人坐在草丛中，观察色彩缤纷、姿态万千的花木，还喜欢钻山洞，探索秘密。对一些奇形怪状的小动物，他总是拿回家仔细观察、描绘。
有一天，他帮一个农民做了一块盾牌，并把自己最熟悉的小动物——蛇、蝙蝠、蝴蝶、蚱蜢……还有一些奇形怪状叫不上名字的东西都画在了上面。父亲看后，觉得儿子绘画方面很有天赋。1466年父亲决定把儿子送到佛罗伦萨名画家、雕刻家弗里基俄的画室学艺。弗里基俄看了达·芬奇的习作后非常惊喜，并欣然同意收14岁的达·芬奇为入室弟子。这也是达·芬奇一生中艺术发展最重要的转折点。
弗里基俄不仅是一位多才多艺的艺术大师，他对数学、天文学等自然科学也有浓厚的兴趣。达·芬奇在这里更是如鱼得水，他在这里不仅学习了素描、绘画和雕刻，还开始涉猎科学研究，学到很多科学技术方面的知识。在这里，他还结识了一大批知名的艺术家、科学家和人文主义者，接受了当时最先进的人文主义思想。这对他日后的艺术创作和研究都产生了重大的影响。
弗里基俄教达·芬奇的第一课就是画蛋。尽管画了很多，老师仍没有叫他停止的意思。时间一天天过去了，达·芬奇终于不耐烦了。有一天，他终于忍不住问道：“老师，为什么总要我画蛋？什么时候才能画完！”老师亲切而又严肃地对他说：“基本训练要练到手和笔能圆熟地听从大脑的指挥，那就好了。”达·芬奇听了老师的话，很是惭愧，于是他又默默地画起蛋来。
由于老师的严格要求和自己的刻苦钻研，达·芬奇进步很快。年轻的达·芬奇在他的老师的祭坛画《 基督受洗图 》中所画的两个披衣的天使，就让老师表现出了佩服的神色。1477年，达·芬奇结束了自己的学徒生活，离开了弗里基俄的画室，开始了独立的创作活动。他的创作日益显示出他非凡的艺术才能，《 吉涅芙拉·岱·宾奇肖像 》画得精细逼真，他不仅把主人翁不十分端正的五官真实地描绘出来，而且细致得几乎把每一卷头发都表现出来。
在达·芬奇早期的作品中，不仅体现了他的人文主义思想，而且也日趋形成了他那精细、和谐、逼真独特的现实主义艺术风格。1842年他离开佛罗伦萨前往米兰，在那里，他进行了许多大型的艺术创作。在这些作品中，最有名的当属为斯福查的父亲法兰西斯科·斯福查制作的骑马雕像，被人称为“世界第八大奇观”，得到了同时代人众口一词的高度评价。
1495～1498年，达·芬奇完成了举世闻名的艺术杰作——《 岩间圣母 》和《 最后的晚餐 》，从而奠定了他在美术史上不朽的地位。欧洲画坛认为，《 最后的晚餐 》是所有伟大画卷中的最佳珍品，是欧洲艺术的拱顶之石，是千古不朽的杰作。
1503～1506年，达·芬奇另一幅世界名作——《 蒙娜丽莎 》问世了，这幅画非常优美，展现在人们面前的是蒙娜丽莎天真无邪的心底和旺盛的生命力。
在绘画方面，达·芬奇把科学认识和艺术幻想完美地结合起来，使当时绘画的现实主义发展到一个新的历史阶段。他反对抄袭和摹仿，提倡科学，主张向自然、生活、人民学习。他曾说：“画家仅凭实践和眼睛的判断作画而没有任何思想，就好象一面镜子，只是将放在他面前的物体反映出来，并不具有对它们的理解。”
在绘画时，他利用数学知识安排画面的布局，画中各部分的比例，都经过认真的计算。他是第一个把艺术作用和科学知识完美结合起来的人。他还运用光学原理，使用线条来表现明、暗、背、向，使人物栩栩如生，脱纸欲出。
他不但是一位绘画艺术的天才，而且是一个卓越的科学家和工程师，他的多才多艺、知识渊博超出寻常人的想像。
达·芬奇随机记录的五千多页笔记被后人研究后发现：他在数学中首先使用加(＋)、减(－)符号；他发现了立体几何学中关于正六面体、球体和圆柱之间关系方面的规律；他发现了抛物体的运动规律，打破了亚里士多德的落体学，可以说开了引力学说的先河；他发现了杠杆原理；他明确提出结论：想以“永久运动”作为能源是不可能的。他在文稿中还表露了他对传统“地球中心说”的怀疑与否定，并提出人类可以利用太阳能为自己造福，这比后来哥白尼提出的“太阳中心说”要早几十年。
达·芬奇还推论地球本身有它自己的运动规律和历史记录，这些观点比近代地质学理论要早300多年。
达·芬奇还自行设计了很多种机器，如剪毛机、纺纱机、织布机、印刷机、卷扬机、抽水机、钟表、空调装置、内燃机、计步器、自行车、里程表、湿度表、起重机等等。在当时世界上还没有螺丝刀的时候，他就创造了活动板手、千斤顶、旋床、绞车、球形仪、天体仪、曲颈瓶、蒸馏器以及潜水钟模型等等。
他还留下了大量的建筑图样，从设计城市桥梁、下水道、教堂到设计官厅、舞台、剧场都表现了他杰出的建筑设计天分。
这些文稿和他的绘画才能一起见证了达·芬奇极其勤奋、辛劳的一生和他无尽的探索精神，更揭示出他卓绝的多方面的才华和巨大的抱负：他想揭示无穷无尽的自然奥秘，度量世界的无限，并重新创造世界的美。达·芬奇的才能和智慧，不仅使他同时代人，也使当代人惊讶不已：一个人的脑袋怎会装得下那么多东西！
1519年，达·芬奇离开祖国，寄居法国。由于衰老，他未能整理完他大量的手稿。5月2日达·芬奇与世长辞，终年67岁。
1952年，在他五百周年诞辰日，世界和平理事会举行隆重纪念会，纪念这位为争取人类进步而奋斗一生的伟大艺术家和科学家。