A marzo del 1503 Leonardo tornò a Firenze. Il Gonfaloniere Pier Soderini lo incaricò, con Michelangelo, di affrescare due enormi pareti opposte del Salone dei Cinquecento di Palazzo Vecchio.
Nel salone andavano raffigurate due famose vittorie militari di Firenze, per rafforzare il principio di libertas repubblicana molto importante per i fiorentini. A Leonardo fu assegnata la Battaglia di Anghiari, vinta contro l’esercito milanese nel 1440. Michelangelo, invece, doveva realizzare la Battaglia di Cascina contro i Pisani, del 1364.
Per l’occasione Leonardo ideò una nuova tecnica adatta all’esecuzione rapida dell’affresco, recuperando l’encausto citato nella Historia naturalis di Plinio il Vecchio. Come per l’Ultima Cena, però, la scelta fu inesorabilmente sbagliata. La dimensione dell’affresco impedì di raggiungere con i fuochi la temperatura necessaria per essiccare i colori, che colarono sull’intonaco, mentre le tinte iniziarono ad affievolirsi e a scomparire. Nel dicembre 1503, frustrato per l’insuccesso, Leonardo fermò l’esecuzione interrompendo il trasferimento del dipinto dal cartone alla parete.
Nessuno dei due affreschi fu portato a termine. Nemmeno i cartoni sopravvissero, ne restano tracce su alcuni studi autografi e copie antiche di altri autori, tra cui Rubens realizzò quella che rappresenta al meglio il cartone di Leonardo, oggi al Louvre.
Durante i lavori per Palazzo Vecchio, la Repubblica affidò a Leonardo anche un progetto idraulico-militare, per creare uno sbarramento sull’Arno e deviarlo contro Pisa, città ribelle. Il progetto, però, fallì per un errore di calcolo, cosa che fece adirare non poco il gonfaloniere fiorentino.
In questo periodo Leonardo iniziò la Gioconda, forse il suo più famoso capolavoro. La persona raffigurata potrebbe essere Lisa Gherardini, nata nel 1479, sposata con Francesco Bartolomeo del Giocondo, da cui deriva appunto il nome Gioconda, ma sull’argomento vi sono ancora dubbi.
Nel 1504 Leonardo fece anche parte della commissione che doveva decidere la sistemazione del colossale David che Michelangelo aveva appena finito di scolpire. Sembra che il cattivo rapporto tra i due geni spinse Leonardo a proporre una collocazione nascosta, in una nicchia sotto la Loggia della Signoria, ma la commissione, che comprendeva artisti come Ghirlandaio, Pollaiolo, Lippi, Botticelli e Perugino, scelse per una sistemazione di massima evidenza, davanti al Palazzo della Signoria al posto della Giuditta di Donatello.
Il 9 luglio 1504 morì Piero, il padre di Leonardo. Escluso dall’eredità, l’artista decise di iniziare una battaglia legale contro i fratelli, a lui da sempre ostili, che però perse.
Tra il 1505 e il 1506 Leonardo terminò la stesura di diversi manoscritti, tra i quali i Codici Foster, conservati a Londra, contenenti studi su geometria, pesi e macchine idrauliche, i Codici di Madrid, che contengono elaborati su meccanica e geometria, e il Codice Leicester, comprato da Bill Gates nel 1994, contenente studi di astronomia, d’idraulica e sul moto dell’acqua.
Nel 1505 realizzò anche il Codice sul Volo degli Uccelli, custodito nella Biblioteca Reale di Torino. I manoscritti del codice, oltre a trattare dettagliatamente il volo degli uccelli, rappresentano il compimento degli studi sul volo e sull’aerodinamica svolti dal genio negli anni, e descrivono il progetto per una macchina volante, da Leonardo definita il Grande Nibbio, con dettagli su dimensioni, materiali da utilizzare e posizione del pilota.
