Когда приехали в Павию, старый Франческо Мартини сразу же приступил к делу. Он ознакомился с постройкой, изучил ее, составил мнение о том, что в ней хорошо и что плохо, дал заключение и, получив за сделанное гонорар, вернулся в Милан. Он знал цену времени и всю жизнь действовал именно так. Леонардо же застрял в Павии до декабря, о соборе думал мало, если думал вообще, рисовал совсем другие павийские здания, казавшиеся ему интересными, ездил на берега Тичино, чтобы изучать движение воды, выуживал из реки дубовые и ольховые бревна, пролежавшие в воде много лет, и старался понять, почему мореный дуб чернеет, а мореная ольха становится розовой. Потом посещал университет, часами просиживал в его уникальной по своему наполнению библиотеке, ходил к друзьям, которых у него в Павии было немало. Чтением и беседами он сделал много для углубления своих математических и оптических знаний.

Здесь Леонардо все чаще обращался к мыслям, которые больше всего его занимали. Именно в это время появляются первые пространные записи, вместе с живописью составляющие его главное наследие. Он вел свои записи до конца жизни, перемежая их с чужими. Страницы записей были перепутаны, но Леонардо надеялся привести все в систему, о чем говорит запись 1508 г.

Свой "Трактат о живописи" да Винчи начал писать по просьбе Сфорца, который пожелал узнать, какое из двух искусств — живопись или скульптура — более благородно. По Леонардо, как это у него часто бывало, не довел своего замысла до конца. Хотя он все же продолжал править свой трактат даже перед самой кончиной.

Оставшись в Павии после отъезда Франческо, Леонардо еще долго делал зарисовки различных церковных зданий и крепостных сооружений.

Будучи вызван из Павии по случаю второго бракосочетания Лодовико Моро, состоявшегося в январе 1491 г., Леонардо снова принялся за модель конной статуи Франческо Сфорца, которую и закончил к 1 декабря 1493 г., ко дню свадьбы сестры Лодовико — Бьянки Марии Сфорца с императором Максимилианом.

Модель конной статуи в натуральную величину, вылепленная из глины, была поставлена на месте, приготовленном для памятника, возбуждая всеобщее удивление и восторг.

В сентябре 1494 г. Леонардо, исполняя поручение Моро, принялся за работы по осушению и орошению земель герцога в Ломеллине, в окрестностях Милана. К ним он примеривался уже давно. Одновременно вел постройки в имениях Сфорца.

Проекты, которые он разрабатывал в то время, носят чисто практический характер. Таков его проект господской виллы, изображенной в кодексе "О полете птиц" (хранится в библиотеке Турина), с лоджией на втором этаже. На том же листе Леонардо поместил обработку углов здания. Схема большого дворца на берегу реки изображена на обороте листа виндзорского собрания. Это огромная пространственная композиция с аркадами в нижнем ярусе и мощными круглыми башнями по углам. Прагматическим является и предложенное им устройство огромной конюшни, которое он изложил в манускрипте В. Художник позаботился о том, чтобы помещение это было чистым и опрятным. Такие грандиозные конюшни были крайне необходимы потому, что лошадь являлась тогда основным средством передвижения.

Из трактата Аверлино видно, что вельможи того времени полжизни проводили в седле: он рассказывает, описывая проект постройки замка, что герцог потребовал устройства таких пологих лестниц, по которым он мог бы ехать на лошади до самого верха.

В "Атлантическом кодексе" Леонардо изображен загородный жилой дом с выступающими вперед крыльями и аркадами на первом этаже, свидетельствующий о большом композиционном мастерстве художника.

Интересный проект дома с двойными стенами и с расположенными между ними лестницами изображен на обороте листа 12-го манускрипта "в". Там же на листе 15 изображены композиции сводов и любопытная система деревянных стропил, перекрывающих квадратное в плане помещение, система, напоминающая современные шатровые конструкции.

В целях экономии полезной площади Леонардо выдвигает идею двойной лестницы в одной лестничной клетке. Одна из этих лестниц предназначается для кастеллана (смотрителя здания), а другая — для доставки провизии на дворцовую кухню, за которой во избежание отравления внимательно следило в те времена особое доверенное лицо. (Подобная лестница по эскизу Мастера была возведена в замке Шамбор на Луаре во Франции.)

Кстати, в Венеции хранится интересный выполненный Леонардо эскиз здания мавзолея в виде круглого сооружения, расположенного на высоком искусственном холме.

В числе рисунков, хранящихся в Венецианской академии, находится эскиз церковного фасада, выполненный Леонардо, более чем на 50 лет предваряющий фасады римских и венецианских церквей, созданных Виньолой и Палладио во второй половине XVI в.

Некоторые исследователи, в том числе и итальянские, уменьшают значение композиций купольных зданий Леонардо, указывая на их якобы нереальный характер, так как они не доведены до стадии рабочего чертежа. Это обвинение совершенно не выдерживает критики, если сравнить композиции Леонардо с творениями даже такого профессионала-архитектора, как Франческо ди Джорджо Мартини, также имеющими эскизный характер, когда он излагает идею сооружения. Леонардо настолько превосходит рассудительного Мартини силой своего творческого гения, что не остается никакого сомнения в том, что импульс, исходивший от него, был определяющим для созревания архитектурных идей при переходе от Раннего к Высокому Возрождению.

Первая миланская часть жизни Леонардо завершилась созданием главной работы того периода, величайшего его произведения — "Тайной вечери", написанной им на стене трапезной монастыря доминиканцев Санта-Мария деле Грацие. Работа над ней началась еще в 1495 г. и длилась в течение трех лет. Как показывают многочисленные рисунки, первоначальная композиция значительно отличалась от окончательной.

Подготовительный период длился долго, и картина удалась не сразу. Несколько раз менялся замысел. Весь 1496 г. ушел на поиски композиции. Леонардо предоставили одну из стен трапезной монастыря Санта-Мария делле Грацие, любимой церкви герцога Моро и его жены Беатриче. Нужно было измерить стену и разместить на ней всю композицию. Так же как и в набросках скульптуры "Коня", Леонардо сначала решил дать сцену, полную движения, и, так же как и там, под конец склонился к более спокойному варианту.