《岩間聖母》是達·芬奇在委羅基奧工作室工作時創作的最有名的代表作，是應一宗教團體之請而為米蘭的聖弗朗西斯科教堂的一間禮拜堂作的祭壇畫。此畫以聖母居圖中央，她右手扶嬰兒聖約翰，左手抱嬰兒耶穌，一天使在耶穌身後，構成三角型構圖，並以手勢彼此呼應，背景則是一片幽深岩窟，花草點綴其間，洞窟通透露光。此畫雖係傳統題材，然表達手法和構圖布局皆表明達·芬奇的藝術水平之高深。人物、背景的微妙刻畫，煙霧狀筆法的運用，科學的寫實以及透視，縮型等技術的采用，表明了他在處理逼真寫實和藝術加工的辯證關係方麵達到了新的水平。這幅畫是標誌達·芬奇盛期創作開始的作品。
《蒙娜麗莎》是一幅享有盛譽的肖像畫傑作，它代表達·芬奇的最高藝術成就，是芬奇幾年為之苦心經營的曠世絕作。蒙娜麗莎是佛羅倫薩商人F。del。焦孔多之妻，當時年約24歲。達·芬奇創作此畫時，在藝術上可謂孜孜以求，他把自己對人像典型的審美理想全部傾注於此。畫中人物坐姿優雅、笑容微妙、背景山水幽深茫茫，可以說是淋漓盡致地發揮了他那奇特的煙霧狀筆法。而且，他力圖使人物的豐富內心和美麗的外形達到巧妙地結合，他對於人像麵容中眼角唇邊等表露感情的關鍵部位，也特別著重掌握精確與含蓄的辯怔關係，達到神韻之境，從而使蒙娜麗莎的微笑含義無窮，具有一種神秘莫測的千古奇韻，那如夢如幻的嫵媚微笑，則使觀者如墜雲霧，直歎妙不可言。這種臻於完美的生動人像實為人文主義關於人的崇高理想的光輝的體現。
《聖安娜與聖母子》極受佛羅倫薩市民的青睞和推崇，畫麵中閃耀的人文主義的勃勃生機和溫情，是市民們為之心動的關鍵。在佛羅倫薩恢複共和的時期，藝術氣氛空前活躍，達·芬奇回到佛羅倫薩，向市民展出他所精心構思的絕妙之作《聖安娜與聖母子》的素描草圖，表現聖母馬利亞的母親聖安娜膝上坐著懷抱耶穌的聖母，旁邊還有聖約翰，兩位成年人和兩個嬰兒構成了完美的三角形。此畫構圖的嚴密和神態的和諧都是前所未見，被譽為藝術奇跡，市民群眾摩肩接踵前往觀看，一時傳為佳話。他的這種構圖原理和輕柔如煙的筆法對佛羅倫薩藝術界影響極大，米開朗基羅和拉斐爾深受其惠。如果說達·芬奇在頂峰期時很注重對象複雜豐富的內心感情的刻畫，那麼在此畫中聖母及聖安娜的那種微笑，實在是“蒙娜麗莎”式微笑的翻版。可見，即使是最傑出的大師，也有逃不掉桎梏在自己的“程式”裏的命運。
達·芬奇的素描已達極高的藝術境地，被譽為素描藝術的典範。他對建築、雕刻和繪畫的創作都以大量素描作為構思和研究的基礎，從構圖到每個人物甚至每個手勢都準備了充分的素描習作及寫生，他的素描起了相當於甚至超過現代攝影術的作用。《自畫像》是達·芬奇的素描精品。在這幅作品中，畫家描繪起自己來可謂得心應手。他用線如神，豐富多變，剛柔相濟，尤善用濃密程度不同的斜線表現明暗的微妙變化，這些素描技法使後來的不少畫家收益匪淺，勘稱素描藝術的經典。此畫用線生動靈活，概括性強，簡約的寥寥數筆卻包含許多轉折、體麵關係，以線代麵，立體感很強，還有，人物的表情也很傳神。因此，此畫雖為素描小作，其藝術形式、形式美感卻絲毫不亞於達·芬奇的那些恢宏巨製，諸多年來，繼續以其永恒的藝術魅力博得後世美術愛好者的讚賞和推崇。
達·芬奇在他生命的最後10年中，除了描繪過《洪水》之類的素描外，沒有製作過重要作品。他把時間都花在科學研究上了。他的發明往往立足於科學幻想，因而從未被人采用過，但他的科學研究對後來的科學家有重要的參考價值。達·芬奇所完成的繪畫作品數量很少，他的那種追求盡善盡美和無窮無盡的實驗精神，以及漫無邊際對事物的好奇心，分散了他的創作精力。他生前也以雕塑家兼建築師而著名，不過，他的雕塑作品原作沒有一件留傳下來，也沒有一座現存的文藝複興建築物是他建造的。達·芬奇的名垂千古，還是以其傑出的繪畫成就所決定的。