Nasledujúcich šesť rokov si Leonardo delil svoj čas medzi Milánom a Florenciou, kde často navštevoval svojich nevastných bratov, nevlastné sestry a staral sa o svoje deičstvo. V Miláne pokračoval na svojich inžinierskych projektoch a pracoval na jazdeckej figúre monumentu Giana Giacoma Trivulzia, veliteľa francúzskych vojsk v meste; a napriek tomu, že projekt nebol dokončený, náčrty a štúdie boli uchované. V rokoch 1514 až 1516 žil Leonardo v Ríme pod ochranou Pápeža Lea X. Ubytovaný bol v Palazzo Belvedere vo Vatikáne a zdá sa, že v tom čase sa venoval čisto vedeckým experimentom. V roku 1516 pricestoval do Francúzska, kde vstúpil do služieb lráľa Františka (Francis) I. Svoj posledný rok strávil v Château de Cloux, blízko Amboise, kde zomrel. Jeho smrť je opradená legendami –povráva sa, že zomrel v náručí kráľa, aj keď historické pramene uvádzajú, že to tak nebolo.

Vedecké a teoretické projekty
Ako vedec Leonardo prerástol všetkých svojih súčasníkov Jeho vedecké teórie, podobne ako umelecké inovácie boli založené na dôslednom sledovaní a precíznej dokumentácii. Pochopil, lepšie než ktokoľvek z jeho súčasníkov či nasledovníkov, význam precízneho vedeckého výskumu. Nanešťastie, tak ako často zlyhával v dokončení svojich diel, podobne nikdy nedokončil niktoré svoje pripravované projekty z viacerých vedných odborov. Jeho teórie sú zaznamenané vo viacerých poznámkových blokoch, väčšina z nich bola napísaná v efekte akoby boli v zrkadle. Pretože boli veľmi ťažko rozlúštiteľné, Leonardove objavy neboli známe u období, keď žil, ale ak by boli uverejnené, znamenalo by to revolúciu vo svete vedy 16. storočia. Leonardo tiež predpokladal veľa objavov modernej doby. V anatómii študoval obeh krvi a činnosti oka. Urobil objavy v meterológii a geológii, zistil efekt mesiaca na príliv a odliv, objasnil modern koncepciu formácie kontinentov a získal neuveriteľné poznatky o prírode vďaka fosíliám a mušliam. Bol medzi zakladateľmi vedného odboru hydrauliky a pravdepodobne navrhol hydrometer; jeho schéma riečnej kanalizácie má ešte stále praktické využitie. Vynašiel obrovské množstvo užitočných prístrojov, medzi nim napríklad aj skafander. Jeho vynálezy v oblasti lietania, aj keď nefunkčné, ukazovali základné princípy aerodynamiky.

LIETAJÚCE STROJE
Anemometer bol skonštruovaný na zisťovanie smeru fúkania vetra a bol to veľmi významný vynález z hľadiska zlepšovania bezpečnosti letov. Viatím vetra sa tiež zaoberal Anemoskop, ktorý však pravdepodobne zisťoval rýchlosť vetra.