Начала знаний по арифметике, богословию и латыни Леонардо получил от местного священника. Дед Леонардо, тоже нотариус, познакомил внука с основами физики; первая жена сера Пьеро, бездетная Альбьере Амадори, щедро отдавала ребенку свою любовь и внимание, учила музыке и пению. Любить Леонардо было легко: «ребенок был резов, но мил».
Леонардо не исполнилось еще 14 лет, когда умерли дед Антонио и заменившая родную мать Альбьере.
Вскоре нотариус Пьеро женился во второй раз – его новую избранницу звали Франческе ди сер Джулиано Ланфредини – и перебрался во Флоренцию вместе с матерью, служанкой и Леонардо. Франческа была ненамного старше Леонардо; как и Альбьера она была бездетна и нежно любила пасынка, старалась сделать его жизнь беззаботной и приятной.
До двадцатичетырехлетнего возраста Леонардо продолжал оставаться у отца единственным ребенком; желанные дети у Пьеро появились только в третьем (сын) и четвертом (девять сыновей и две дочери) браке – последний сын родился, когда Пьеро было 75 лет, а Леонардо 52 года.
В 1466 году отец, прихватив с собой несколько рисунков Леонардо, привел его в боттегу (мастерскую) своего приятеля, знаменитого флорентийского художника Андреа дель Верроккьо (Andrea del Verocchio). Верроккьо разглядел в 14-летнем мальчике искру Божью и взял его в мастерскую учеником.
Верроккьо сам был интересным человеком, и люди у него собирались интересные.
Часто посещал Леонардо сады монастыря Сан Марко с обширными коллекциями античных скульптур, Домский собор (Санта Мария дель Фьоре), колокольню Джотто, баптистерию – старейшую из церквей Флоренции, знаменитые «райские» двери которой были сделаны скульптором Лоренцо Гиберти.
Под влиянием идей математика, астронома и космографа Паоло Тосканелли, который рассказывал о неких древних египетских книгах, содержащих зашифрованную тайну философского камня, Леонардо освоил способ письма в зеркальном отображении (справа налево и с перевернутыми буквами), которым в дальнейшем и делал почти все свои записи и трактаты. Леонардо овладел латынью настолько, что читал в подлиннике Аристотеля, Клеомеда, Птоломея, Плутарха, Архимеда, Герона, Эвклида, Галена, Плиния, арабских авторов Авиценну, Табита ибн Курра, а также европейских ученых – Альберта Великого, Альберто Саксонского, Альберти и других. Он многое взял из античной и средневековой науки. Но его заимствования были не механическим копированием, а лишь отправной точкой для переосмысливания и дальнейшего развития, будь то идеи, теоретические положения или технические устройства. Из первых известных работ Леонардо – держащий одеяния ангел на картине Верроккьо “Крещение Христа”. Верроккьо поразило, что ангел кисти Леонардо получился более пластичным и выразительным, чем его собственный. С тех пор молодой художник начал выполнять самостоятельные заказы: акварель «грехопадение Адамы и Евы», два картона мадонн, картины “Мадонна Бенуа” и “Поклонение волхвов”. Первый портрет двадцатидвух летнего Леонардо изображает флорентийку Джиневру д'Америго Бенчи.