Он детально изучал мимику, жесты и другие выразительные движения человека, отмечая, что определенная мимика свойственна не только радости или горю, ненависти или печали, но и различным нюансам этих переживаний. «Тот, кто смеется, не отличается от того, кто плачет, ни глазами, ни ртом, ни щеками, но только неподвижным положением бровей, которые соединяются у того, кто плачет, и поднимаются у того, кто смеется…, брови и рот по-разному изменяются при разных причинах плача». Созданный им портрет Моны Лизы является одним из величайших шедевров искусства. Леонардо да Винчи «изобразил ту восхитительную улыбку, при взгляде на которую испытываешь скорее небесную, чем земную радость…. приглядевшись, готов поклясться, что жилка на ее шее бьется», – писал Визари. Позировавшую даму развлекали нанятые Леонардо музыканты, возможно, этим объясняется ее легендарная улыбка.

Портрет Моны Лизы открыл новый подход к написанию полотен через более глубокое, чем раньше, понимание другого человека со стороны его внутреннего мира, на основе эмпатии – проникновения в чувствования и переживания человека. Когда долго смотришь на портрет, кажется, что он оживает и дама вступает с тобой в диалог.

В своем «Трактате о живописи» Леонардо да Винчи рекомендовал художникам всегда иметь при себе альбом, чтобы в любой момент можно было сделать графический набросок случайно встретившегося интересного лица человека. При этом он советовал обращать внимание на эмоциональные переживания людей – радость, печаль и т. д. и накапливать таким путем наглядный материал о человеческом лице, человеческой мимике, который в дальнейшем может быть полезен при написании больших полотен.

В своих дневниках художник размышляет о практических приемах быстрого запоминания лица: «… об изображении человеческого лица в профиль с одного раза и одного взгляда. Для этого случая тебе необходимо запомнить разнообразие четырех различных частей профиля – носа, рта, подбородка и лба….если ты хочешь обладать легкостью в запоминании выражения лица, то заучи сначала на память глаза, носы, рты, подбородки многих голов, а также горла, шеи и плечи. Примем случай, что носы бывают десяти видов, они хороши, поскольку речь идет о профиле. Спереди носы бывают одиннадцати видов, и также ты найдешь различие в других частях».