سنة 1482 التحق ليوناردو بخدمة لودوفيكو سفورزا دوق ميلانو بعد أن صرح له عبر رسالة بأنه قادر على صنع تماثيل من المرمر والطين والبرونز وبناء جسور متنقلة ومعرفته بتقنية صنع قاذفات القنابل والمدافع والسفن والعربات المدرعة إضافة لـ المنجنيق وأدوات حربية أخرى.

العربة المدرعة من تصميم ليوناردو

عين آنذاك بصفة مهندس أساسي كما كان أيضا معماري وساعد الرياضي المشهور الإيطالي لوكا باتشولي في عمله المشهور ديفينا بروبورتيوني 1509 (Divina Proportione).
معظم الدلائل أثبتت أن ليوناردو كان معلماً ولديه تلاميذ في ميلانو حيث من المفروض أنهم المقصودين ضمن رسائله المتعددة المعروفة ب (أبحاث حول الرسم).
أهم أعماله خلال تواجده في ميلانو كان لوحة (عذراء الصخور) التي رسمها مرتين حيث تم رفض الأولى وقبول الثانية:
الأولى رسمها من سنة 1483 - 1485 وهي موجودة في متحف اللوفر. الثانية رسمها من سنة 1490 – 1506 وموجودة ضمن المعرض الوطني - لندن.