Il metodo di Leonardo si fonda sul concetto che una prima risposta si può ottenere da un’attenta osservazione dei fenomeni naturali, cioè dall’esperienza diretta: «io credo che invece che definire che cosa sia l’anima, che è una cosa che non si può vedere, molto meglio è studiare quelle cose che si possono conoscere con l’esperienza, poiché solo l’esperienza non falla».
Secondo la visione di Leonardo, l’esperienza fa conoscere la realtà delle cose ma non ne dà ancora una spiegazione razionale, per giungere alla quale è necessario applicare la ragione. Solo così si può arrivare a comprendere il perché si manifesta un fenomeno naturale: «la natura è costretta dalla ragione della sua legge, che in lei infusamene vive». Una volta capita la legge che governa un fenomeno, l’osservazione può essere interrotta: «nessuno effetto è in natura sanza ragione; intendi la ragione e non ti bisogna sperienza».
Per Leonardo, inoltre, le leggi che governano la natura si devono poter razionalizzare tramite la matematica: «Nissuna umana investigazione si può dimandare vera scienza, s’essa non passa per le matematiche dimostrazioni». Il pensiero leonardiano rifiuta completamente la metafisica, e il maestro esprime questo principio in modo inequivocabile: «se tu dirai che le scienze, che principiano e finiscano nella mente, abbiano verità, questo non si concede, ma si niega, per molte ragioni; e prima, che in tali discorsi mentali non accade sperienza, senza la quale nulla dà di sé certezza».
La razionalità porta Leonardo a usare il metodo empirico e l’osservazione anche per l’approccio all’anima, assegnando alla natura il compito di crearla: «nelle sue [della natura] invenzioni nulla manca e nulla è superfluo; e non va con contrapesi, quando essa fa li membri atti al moto nelli corpi delli animali, ma vi mette dentro l’anima d’esso corpo contenitore, cioè l’anima della madre, che prima compone nella matrice la figura dell’uomo e al tempo debito desta l’anima che di quel debbe essere abitatore, la qual prima restava addormentata e in tutela dell’anima della madre, la qual nutrisce e vivifica per la vena umbilicale». Tuttavia il genio da Vinci lascia uno spazio all’irrazionale, condito da prudente ironia: «il resto della difinizione dell’anima lascio ne le menti de’ frati, padri de’ popoli, li quali per ispirazione sanno tutti i segreti. Lascio star le lettere incoronate [le Sacre Scritture] perché son somma verità».
Leonardo da credito anche allo studio dell’alchimia, che considera non un’arte magica ma scienza: «…ministratrice de’ semplici prodotti della natura, il quale uffizio fatto esser non può da essa natura, perché in lei non è strumenti organici, colli quali essa possa operare quel che adopera l’omo mediante le mani».
Leonardo definisce l’alchimia come la scienza dalla quale l’uomo ricava dei composti partendo dagli elementi semplici della natura, esattamente come un chimico dei nostri giorni. Per Leonardo gli alchimisti sarebbero stati meritevoli solo di elogi se «non fussino stati inventori di cose nocive, come veneni e altre simili ruine di vita e di mente».
