Ako svoju architektonickú prácu Leonardo prezentoval model ideálneho mesta pre Ludovica Sforzu. To by si ale vyžadovalo úplne prebudovanie Milána, čo sa samozrejme nikdy nestalo. Iba málo Leonardových kresieb a plánov na poli architektúry uzrelo svetlo sveta. Pravdepodobne spolupracoval s Ambrogiom da Cortisom a Bramanteom, v roku 1492, pri prestavbe trhu Vigevano a možno bol aj pri dvoch troch ďalších civilných projektoch. Okrem toho vieme, že predložil projekt centrálnej veže Milánskej katedrály. 10. mája 1490 bol síce odmietnutý, ale zároveň bol vyzvaný na vypracovanie nového, ktorý nikdy nedokončil.

V roku 1502 Leonardo da Vinci vytvoril kresbu visutého mosta s jediným segmentom s dĺžkou 720 stôp (240 m) ako časť stavebného projektu pre sultána Bajazida II. z Konštantínopolu). Most mal preklenúť ústie Bosporu známe ako Zlatý roh. Nikdy nebol vybudovaný, ale Leonardova vízia bola vzkriesená v roku 2001, keď bol na základe jeho projektu postavený menší most v Nórsku.

Na sklonku života pracoval na náčrtoch pre zámok kráľovnej matky v Romorantine. A ako obyčajne ani tie neboli realizované.

Veda a konštrukcia strojov
Možno pôsobivejšie než jeho umelecká tvorba sú jeho vedecké a konštrukčné štúdie zaznamenané v denníkoch, ktoré obsahujú asi 13 000 strán poznámok a kresieb, a v ktorých sa prelína veda a umenie. Bol ľavák a počas celého života používal zrkadlové písanie, asi preto, že je ľahšie písacie brko ťahať ako tlačiť; použitím zrkadlového písania môžu ľavorukí pisatelia pero ťahať sprava doľava.

Jeho prístup k vede charakterizuje jedno: pokúšal sa porozumieť fenoménu jeho opisom a nákresmi do najmenších podrobností a nekládol pritom dôraz na pokusy alebo teoretické vysvetlenia. Počas celého života plánoval zostaviť veľkú encyklopédiu založenú na detailných kresbách všetkého. Odvtedy ako formálne zanechal štúdium latinčiny a matematiky, Leonarda ako vedca vtedajší učenci väčšinou ignorovali.

Leonardo nikdy nepublikoval ani inak nerozširoval obsah svojich denníkov. Mnoho vedcov sa ale domieva, že Leonardo tak chcel urobiť a zverejniť svoje pozorovania. Tieto zápisky ostali záhadné a nezrozumiteľné až do 19. storočia a nemali vplyv na vývoj vedy a techniky. V januári 2005 bádatelia objavili tajné laboratórium, ktoré Leonardo používal na štúdium lietania a pri iných priekopníckych a vedeckých prácach a ktoré sa nachádza v bývalých zapečatených kláštorných izbách hneď vedľa Baziliky Nasvätejšej panny (Santissima Annunziata) priamo v srdci Florencie.[8]

Astronómia
V astronómii, Leonardo veril, že Slnko a Mesiac krúžia okolo Zeme, a že Mesiac odráža slnečné svetlo, pretože je pokrytý vodou. Zistil však vplyv Mesiaca na príliv a odliv.

Anatómia
Vitruviánsky muž
Leonardo da VinciPodieľal sa na pitvách a vytvoril množstvo veľmi podrobných anatomických kresieb, pričom plánoval rozsiahle práce: ľudskú a porovnávaciu anatómiu. Prišiel na spôsob ako pitvať oko, ktorý sa používal až do 19. storočia. Okolo roku 1490 vytvoril do svojho náčrtníka štúdiu Canon of Proportions (Kánon proporcií) podľa ideálnych proporcií mužského tela, ktoré popísal vo svojej práci rímsky architekt Marcus Vitruvius Pollio. Štúdia nazývaná Homo Vitruvius (Vitruviánsky muž) je jedna z Leonardových najznámejších prác.

Jeho štúdium ľudskej anatómie viedlo k návrhu prvého známeho robota v písanej histórii. Návrh, ktorý sa nazýva aj Leonardov robot, bol pravdepodobne nakreslený okolo roku 1495, ale objavený bol až v 50-tych rokoch 20. storočia. Nie je známe, či sa ho niekto pokúsil zostrojiť.

Lietajúce stroje
Leonardo, fascinovaný fenoménom lietania, vytvoril podrobné štúdie letu vtákov a plány na zostrojenie niekoľkých lietajúcich strojov, vrátane helikoptéry poháňanej štyrmi ľuďmi (ktorá by nefungovala, lebo by začala celá rotovať) a ľahkého rogala (ktoré by mohlo letieť). V jeho poznámkach sa tiež vyskytuje náčrt lietacieho stroja, pri ktorom stojí za povšimnutie pedantné prepracovanie chvostového kormidla. 3. januára 1496 neúspešne vyskúšal lietajúci stroj, ktorý sám zostrojil. Okrem konštrukcií napodobňujúcich krídla vtáčie vytvoril tiež jednu podľa netopierích krídel. Vo svojich poznámkach sa tiež zaoberal myšlienkou padáka, ktorý však rozpracoval len teoreticky. Ako pohon pre svoje lietajúce stroje častokrát využíval ľudskú silu (napr. pedály ako na bicykli), aj keď si uvedomoval, že to môže fungovať len teoreticky.