Вскоре после приезда в Милан Леонардо пишет «Портрет дамы с горностаем». Почти наверняка можно утверждать, что изображенная на нем дама – юная возлюбленная Лодовико, Чечилия Галлерани. Как считает К. Педретти: «Возможно, самая красивая картина Леонардо да Винчи. Основание – оригинальность позы, яркая выразительность, которая как бы устанавливает символические отношения между аристократическим лицом женщины и геральдическим знаком зверька. Этой картиной Леонардо да Винчи начинает традицию портретов пятнадцатого века: дается уже не профиль модели, как на медали, а трехчетвертное изображение, типичное для бюстов. В нем присутствует естественность, фиксация одного мгновения, похожая на кадры в ленте кинематографа».

В 1485 году художник завершает картину «Мадонна Литта», создав один из наиболее поэтических образов ренессансного искусства. Мария кормит грудью младенца, который держит в левой руке щегленка. Склонившись к своему сыну, Мария внимательно глядит на него, преисполненная гордости за свое сокровище. Все дышит в ней здоровьем и молодостью, она полна величайшей радости – радости материнства. Прекрасен младенец: крепко сбитая, округлая фигурка, большая голова с вьющимися волосами, правой рукой, которой он жадно ухватился за грудь, глаза его слегка скошены на зрителя.

Между 1483–1494 годами Леонардо написал одну из своих наиболее прославленных картин «Мадонна в гроте». Спокойная, уравновешенная композиция построена по принципу «классической» пирамиды, вершина которой совпадает с головой Мадонны: нижние углы этой пирамиды образованы фигурами опустившегося на правое колено юного Крестителя и ангела, придерживающего младенца Христа.

Фигуры Леонардо обрабатывает при помощи тончайшей светотени, преодолевая тем самым столь типичную для стиля XV века графическую жесткость. Совершенно оригинально задуман у Леонардо и пейзаж. Пожалуй, впервые в искусстве пятнадцатого столетия фигуры располагаются не перед пейзажем, а в пейзаже.