I alt består Leonardos værker kun af mellem 12 og 17 udførte malerier, og flere ufuldførte. Der er dog talrige tegninger, som man betragter som studietegninger. Heribland er den berømte proportionsstudie af en mand, indskrevet i et kvadrat og en cirkel.
Mona Lisa er det mest kendte og besøgte kunstværk i verden, og er et af de mest værdifulde malerier i verden. Portrættet er malet af Leonardo da Vinci antageligt mellem 1503-1506.
Portrættet af kvinden menes at være den italienske adelskvinde Lisa Gherardini.
Den sidste nadver er et vægmaleri af Leonardo da Vinci, som fremstiller Den Sidste Nadver, som er beskrevet i Bibelen.
Maleriet kan ses i klosteret Santa Maria delle Grazie i Milano. Grundet maleteknikken har det ikke holdt optimalt, og allerede efter 20 år var der tegn på nedbrydning. Det har gennemgået flere restaureringer gennem tiden.
Maleriet viser der hvor Jesus forkynder, at en af hans tolv disciple vil forråde ham. Der er mange teorier om billedet, blandt andet at Maria Magdelene skulle optræde på maleriet i stedet for apostlen Johannes. Det har været med til at skabe historien i romanen Da Vinci Mysteriet af Dan Brown. Hvor Leonardo da Vinci skulle have været overhoved for den hemmelige orden Sions Priorat.
I 1980 blev maleriet optaget på UNESCO’s liste over verdenskulturarv.
Den Vitruvianske Mand er fra omkring 1490, og er en tegning, hvor Leonardo undersøger den romerske arkitekt Vitruvius’ teori om, at menneskekroppen kan passe ind i en cirkel og i en firkant. Hvortil Leonardo også undersøge menneskekroppen i bevægelse.
Leonardos ingeniør og videnskabelig arbejde var meget imponerende, hvor hans notater og tegninger er en blanding af kunst og videnskab.
Han udførte en lang række detaljerede tegninger af menneskets anatomi. Tegninger og iagttagelser som har haft betydning for operationer af hjerteklapper i nyere tid.
Leonardo da Vinci havde i alt 12 halvsøskende, som var noget yngre end ham, de havde ikke den store kontakt.