达·芬奇在委罗基奥的画室里渐渐显露了他超人的绘画天赋。一般认为，他这一阶段创作的主要作品有：《亚诺风景》素描、《吉涅芙拉·德·宾西肖像》、《加罗法诺的圣母》、《受胎告知》、《基督受洗图》、《持花圣母》（又称《贝诺亚的圣母》）、《圣哲罗姆》、《博士来朝》（或《三王来朝》）等。
《亚诺风景》是现存最早的达·芬奇的素描，他亲笔题字的时间是“于神圣的温柔的玛利亚纪念日——1473年8月5日”。1474年画的《吉涅芙拉·德·宾西肖像》，精细地描绘了人物白嫩脸上的细长眼睛，纤细眉毛，稍稍突起的颧骨和抿着的嘴唇。头发描绘得更是细致入微。
这一批作品中，规模较大并开始具有达·芬奇自己风格的是《受胎告知》。它长217厘米，宽98厘米，是15世纪绘画中常见的横批式构图。该画取材于《圣经》新约，情节是耶稣之母玛利亚已许配约瑟，但没有结婚，玛利亚得知受胎后十分惊慌、不安。画家在表现这一传统的宗教题材时，一反前人的陈规陋习。他把玛利亚的闺房置于美丽的自然风景中。前来告诉玛利亚神谕的天使加百列，跪在繁花似锦的草地上。背景上有挺拔的柏树，重叠的山岸和潺潺流水。天使加百列左手持一朵素净的百合花，面部表情十分柔和，毛茸茸的双翼富有质感。玛利亚的手势和惊讶的表情在告诉人们：“我还没有结婚呀！”画面的布局条理井然，宁静开朗。柔和的色彩洋溢着清新的自然和青春的气息，而没有宗教的神秘感。人们之间的戏剧性场面栩栩如生地表达了“受胎告知”的复杂的思想感情。
被视为达·芬奇创作道路上第一个里程碑的《持花圣母》，长495厘米，宽311厘米。画上的圣母玛利亚怀抱婴儿，面带幸福的微笑，白胖可爱的耶稣坐在她的膝上，玛利亚手拈鲜花与婴孩逗乐。这里的圣母再不是平板僵硬的中世纪圣母了，她流露世俗母亲的母性。她的微笑高度地概括了现实中年轻少妇面对自己孩子的幸福感。同时，画中处于深色的墙垣上的窗户，一方面显示出行动是发生在室内，另一方面又展示出窗外的明净蔚蓝的天空，从而代替传统的圣母头上的绚烂色彩的“圣光”。这些特点，后来一直贯穿在达·芬奇的绘画制作中。
《圣哲罗姆》是一幅未完成的宗教画。圣哲罗姆是佛兰西教派的苦行僧。传说有一天哲罗姆在家中闲坐，突然闯进了一头脚上扎着刺的狮子。哲罗姆看它很可怜，便替它把刺拔去。从此，那狮子便成为他的亲密伴侣。画面上描绘的是在忏悔中用石块敲打自身的圣徒和吼叫的狮子。画家力图表现出哲罗姆内心激动，狂热的情感，和虔诚、苦行的精神状态，并试图在复杂的空间中巧妙地真实地描绘人体。
1481年，达·芬奇受圣多那托修道院委托，在祭坛上画《博士来朝》的大型祭坛圣像。故事出自《圣经》新约全书马太福音第二章，说耶稣降生时，几个从东方来的博士向他朝拜，并献黄金、乳香等礼物。画面是表现博士来朝拜耶稣的一刹那的情景。在前景中央，玛利亚抱着裸体的耶稣为中心，四周围绕着前来朝拜的博士和群众，各人以不同的表情、动作和姿态对圣婴表示崇敬。在后景则运用精密的透视法，左边的建筑物的廊、柱、台阶，右边为广阔的原野和山地。在那里希律王的兵马正在屠杀婴儿。画家巧妙地把前景的朝拜和后景的屠杀作了强烈的对比，并力图借此揭示每个人物的内心复杂的内心活动。画面洋溢着动人心魄的热烈气氛。中央的圣母子以及两侧的两个圣贤，构成了金字塔式的布局，这成了后来在文艺复兴盛期绘画中广泛流行的基本程式。圣母抱着圣婴坐在一块石头之上，含着一种腼腆的笑容。那三个博士，面呈倦容，他们低着头，用头遮着那半瞎的眼睛，注视着这个奇迹：神降生了。
达·芬奇为这幅巨作画了数不清的草图。他无休止地追求作品的完美无缺，工作因此进展缓慢。修道院的僧侣表现出不满，达·芬奇一气之下，停止了这幅画的创作，使之半途而废。
这些早期的作品，说明达·芬奇受到乔托·波提权利和波拉尤奥罗以及他的老师委罗基奥的深刻影响，吸取了这些前辈的精华。但是，却又突破了这些前辈的局限，展示了抒情诗般的意境和丰富复杂的思想感情。他的素描和透视学已经纯熟谙练，开始注重借助动作、手势、姿态来表现人物的内心活动。但是在光和影的处理上，尚未达到日后的炉火纯青的程度。达·芬奇渐渐远扬的声誉，以及他与委罗基奥非同寻常的友谊，在委罗基奥画室的同事中引起了一些人的不满。其中一个竟投了匿名状，控告达·芬奇与老师委罗基奥犯有同性恋罪。这种诬告，会使好多人将信将疑。因为年轻的达·芬奇是佛罗伦萨里最美的少年之一，而他又远离姑娘们，从来不向她们献殷勤。达·芬奇认为，一个画家的灵魂必须像一面镜子，她反映一切：一切物象、一切运动、一切颜色。但她自身却是不动的和明亮的。而灵魂最澄清的时候就是孤寂。如果你是单独一个人，你是完全属于你自己的；如果你和一个伙伴在一起，那你只有一半属于自己，或者更少些；如果朋友更多，那就更加倒霉。艺术家的强处，就在于他处于孤寂里面。所以，达·芬奇为了献身绘画，决定终生不娶，对所有女色敬而远之。诬告很快被澄清了，然而达·芬奇不觉得轻松。因为已经有人传说他有“异端的思想”，说他“不信上帝”了。如果这一点被证实，他就会被处以火刑。佛罗伦萨的生活，让他一天也不能愉快。这一年，他离开了委罗基奥的画室。
父亲彼埃罗为他在罗伦索·美第奇的官邸中找到一份工作。但是，达·芬奇不会去逢迎罗伦索。罗伦索需要他的下属对他进行很高超然而也很无聊的奉承。他不能容忍太勇敢、太自由的人。同时，达·芬奇与他的宫廷艺术氛围也显得格格不入。达·芬奇在那里只有被冷落的份儿。他度日如年，甚至想到叙利亚去当总督的宫廷建筑师，尽管这样做是要脱离基督教而改信伊斯兰教的。只要能离开佛罗伦萨，达·芬奇觉得上哪儿干什么都行。
终于，来了机会。达·芬奇在这期间发明了一种乐器，式样新奇，形如马头，大部分用白银铸成，乐声极其清亮优美。罗伦索本来喜爱音乐，他立即喜欢上了这个怪异的琴式和琴音。他要发明这乐器的人亲身到米兰走一趟，亲自演奏并将这乐器献给米兰公爵洛多维柯·斯福查。
达·芬奇觉得这是离开佛罗伦萨的好机会。于是，他立即给公爵写了一封信，毛遂自荐。他认为斯福查有力量能统一全意大利，因此，他在信中首先介绍了自己的战具发明的才能。他说他能建造轻而耐火的桥梁；能无须炮轰即可毁坏一切非建筑在岩石上的要塞和堡砦；能在壕沟和江河底下迅速并无声地挖掘地道；能建筑蒙甲的战车，冲入敌阵时敌人无法阻止；能建筑很美观而合用的新形式的大炮；能制造围城用的冲城机、巨大的投石机，海战用的能抵御铁石攻击的船，以及各种发挥神奇效力的进攻和防守武器。当然，除了战争和军事，达·芬奇还历数了他的其他才能。他自己写道：“在和平的时候，我希望做个建筑师，替殿下办事，我将建筑私人的和公家的房屋，挖掘运河和设立水道。
雕塑大理石、黄铜和陶土的艺术，以及绘画，凡有委托，我也能做，不下于其他的人。
铸一尊青铜骑马像以纪念殿下尊人老公爵及四方闻名的斯福查家族，我也能承办。殿下若以为上面列举的种种发明似乎难以相信，则我愿意做个试验，或在大宫花园内或在殿下指定的其他地方。我愿做殿下最恭顺的仆人——列奥纳多·达·芬奇。”
后人曾评价达·芬奇这封信，“不是出自一位天才，便是出自一个疯子”。
1482年，30岁的达·芬奇离开佛罗伦萨，前往米兰。米兰公爵斯福查没有把他送进疯人院，而是把他留在宫廷里任职。达·芬奇多方面的卓绝的才能，在这里得到了用武之地。他主持各种娱乐、创作音乐、绘制舞台背景，设计服装道具，导演戏剧，甚至扮演主角，登台表演。他既是军事工程师、建筑师，又是艺术家、宫廷音乐师。然而这些只是他极为次要的一些工作。
达·芬奇刚到米兰，就着手为公爵之父弗朗西斯果·斯福查制作骑马巨像。
弗朗西斯果·斯福查的父亲是个有名的佣兵头领，无论哪个国家要打仗，只需用钱雇他，他便带着部下替你出力卖命。不打仗的时候则过强盗的生活。弗朗西斯果继承他父亲的地位后，势力更加雄厚，战无不胜，人们称他为“战争之父”。后来他娶了米兰公爵维士孔啻家菲力浦·玛利亚的女儿。在1447年，米兰和威尼斯发生战争时，公爵死了，斯福查带着部下佣兵打败了威尼斯军队，随后他立刻与威尼斯媾和。1450年回到米兰自己做起公爵。弗朗西斯果死后传位于他的儿子洛多维柯·斯福查继承公爵。
