Leonardo, 15 Nisan 1452 yılında genç bir noter olan Messer/Ser (Üstad anlamında) Piero da Vinci’nin ve muhtemelen bir çiftçi kızı olan Caterina’nın evlilik dışı çocuğu olarak Vinci kasabası yakınlarındaki Anchiano’da dünyaya geldi. Leonardo doğduktan hemen sonra dedesinin evine gönderildi. Annesini hiç göremeyen Leonardo, ilk yıllardan beri eğitim görevini babası üstlendi. Küçük yaştan beri matematiği çok sevmiş, matematik problemlerini çözmede beceri göstermesinin yanı sıra, yaptığı resimlerle de büyük beğeni topladı. Henüz on altı yaşındayken o dönemin tanınmış ismi, Andrea del Verrochio’nun yanına çırak olarak aldı. Çok hevesli olarak işe başlayan Leonardo mermer, kil, metal, ağaç işlemede ustanın gözüne girer. Andrea del Verrochio, Leonardo’nun bu kadar becerikli olmasına sevinir, Latin ve Grek klasikleriyle felsefe, anatomi, matematik üzerine öğreniminde yardımcı olur.
1482 yılında Floransa’yı terk etmiş ve Milano dükü Sforza’nın maiyetine alınmıştır. Düke, köprüler, silahlar ve heykeller yapmıştır. Yaklaşık 17 yıl dükle çalışarak, tasarımlar, silahlar, binalar ve festival organizasyonları yapmıştır. 1485-90 yılları arasında, pek çok öğrenci yetiştirmiştir. Bu arada, defterlere kayıt tutmaya başlamıştır. Bu defterler, bu gün özel koleksiyonlarda toplanmıştır. Bill Gates’in özel koleksiyonunda olan mekanik çizimlerini kapsayan defterlere paha biçilememektedir. 1499 yılında dükün yanından ayrılan Leonardo, 16 yıl boyunca göçebe bir hayat yaşadı ve seyahat etti. İnsanlık tarihinin en iyi resimlerinden birisi kabul edilen Mona Lisa için 1503’te çalışmaya başladığı söylenir. Bu resmi tamamladıktan sonra hiç yanından ayırmamış, tüm seyahatlerinde yanında taşımıştı. 1504’te babasının ölüm haberi üzerine Floransa’ya döndü. Miras hakkı için kardeşleri ile mücadele etti ancak çabası sonuçsuz kaldı. Ancak çok sevdiği amcası tüm varlığını ona bıraktı. 1506 yılında Leonardo, bir Lombardiya aristokratının 15 yaşındaki oğlu olan Kont Francesco Melzi’yle tanıştı. Melzi, hayatının geri kalanında onun en iyi öğrencisi ve en yakını oldu. 1490’da 10 yaşında iken korumasına aldığı ve Salai adını verdiği genç de 30 yıl boyunca onunla beraber olmuş, ancak öğrencisi olarak bilinen bu genç hiçbir sanatsal ürün üretmemişti. 1513 – 1516 arasında Roma’da yaşadı ve Papa için geliştirilen çeşitli projelerde yer aldı. Anatomi ve fizyoloji alanında çalışmaya devam etti ancak Papa, kadavralar üzerinde çalışmasını yasakladı. 1516’da koruyucusu Giuliano de’ Medici’nin ölümü üzerine Kral 1. Francis’ten Fransa’nın baş ressam, mühendis ve mimarı olmak üzere davet aldı. Paris’in güneybatısında, Amboise yakınlarındaki Kraliyet Sarayı’nın hemen yanında kendisi için hazırlanan konağa yerleşti. Sağ koluna felç inen Leonardo da Vinci, resimden çok bilimsel çalışmalara ağırlık verdi. Kendisine dostu Melzi yardımcı olmaktaydı. Salai ise Fransa’ya geldikten sonra onu terk etmişti. Leonardo 2 Mayıs 1519’da Amboise’daki evinde 67 yaşında öldü. Kralın kollarında can verdiği rivayet edilir, ancak, 1 Mayıs günü kralın bir başka şehirde olduğu ve bir gün içinde oraya gelemeyeceği bilinmektedir. Vasiyetinde mirasının esas bölümünü Melzi’ye bıraktı. Amboise’daki Saint Florentin Kilisesi’nde toprağa verilmiştir.