После того как в 1498 году французский король Карл VIII стал жертвой несчастного случая и на трон взошел Людовик XII, над Миланом сгустились темные тучи, которые не предвещали ничего хорошего. Новый король Франции, ссылаясь на требования Орлеанского дома предоставить миланской знати статус виконтов, послал через Альпы летом 1499 года в направлении на Милан армию, одновременно на востоке герцогства была атакована союзническая Венеция. В это время в городе царил беспорядок, и Людовико иль Моро в начале сентября подготовил себе побег в Инсбрук, а Леонардо, как бы ни развивались военные события, посвящал себя полностью экспериментам, связанным с весом и движением твердого тела, и, пребывая в спокойствии, создавал чертежи отопительных печей и руководство к ним для водяной бани Изабеллы из Арагона. Впервые внешние события затронули его, когда 6 октября 1499 года Людовик XII вошел в город и спросил его, на чью сторону он встанет. После небольшой заминки Леонардо решил, что французские оккупанты опустошат город, и покинул Милан, чтобы вернуться в родную деревню. В начале 1500 года он прибыл в Венецию и узнал, что Людовико рассчитывал на поддержку турецких войск, действовавших против города дожей, и планировал ответный поход на Милан. У Леонардо появилась надежда на возвращение к своему бывшему покровителю. Однако уже в апреле 1500 года стало ясно, что попытка герцога оказалась неудачной: наемники из Швейцарии дезертировали и перешли на сторону французов. Людовико был сильно подавлен, когда узнал о том что его солдаты, переодевшись, бежали, а граф де Лигни пленен и отослан обратно в Турин. Там после восемнадцатилетнего бесславного плена он скончался. Всего лишь несколько строк посвятил Леонардо этому событию. Не касаясь судьбы своего покровителя, он только записал: «Герцог потерял свое герцогство, все свое личное имущество; его предприятие не имело успеха». Впрочем, последние слова записи могли бы относиться и к скульптуре бронзового всадника, о разрушении которой он в своей записной книжке не упомянул. При вступлении французов в Милан исполинская глиняная модель будущего памятника была полностью разрушена.

24 апреля 1500 года Леонардо прибыл в город своей юности, который не видел уже почти 20 лет. Тем временем ему исполнилось 48. Но он попытался еще раз связать свою жизнь с Флоренцией, некогда оставленной им. Последние десятилетия XV века полностью изменили город на реке Арно: господство Медичи было прервано, и в 1494 году на смену им пришел доминиканский монах Джироламо Савонарола, который добивался демократии с ярко выраженной теократической окраской и выступал за отмену обычаев, пришедших из глубины веков. Многочисленные сторонники культурного достояния прошлого, заклейменные им как «язычники», стали жертвами этого разрушительного процесса. Но конец его правления был также бесславен: отлучив от церкви и объявив вне закона, его приговорили к смертной казни, и 23 мая 1498 года он был сожжен на костре. Однако после его смерти в моде по-прежнему оставался новый пуританский образ жизни, который существенно отличался от стиля жизни при миланском герцогском дворе. Придворная роскошь, к которой так привык Леонардо, стала для него больше недоступной. Поскольку слава созданной им «Тайной вечери», хоть и медленно, докатилась и до Флоренции, его здесь принимали с почестями. В это время он получил заказ от монахов на изготовление картины для алтаря в церкви святого благовещения. Так Леонардо вместе со своим «хозяйством» поселился в обители нищенствующих монахов, которые с охотой пользовались материальными благами всего общества.

Заказчик у Леонардо вызвал удивление, и, как пишет Вазари, монах «вместо того чтобы начать, долго дышал» и когда наконец стал назойливо напирать на то, что они должны будут изготовить, и на то, что он, великий мастер, преспокойно занимается различными физическими экспериментами, усердно изучая вместе с Пачоли математику и геометрию, то Леонардо подумал, что сэкономленные им в дни пребывания при миланском дворе 600 дукатов позволяют ему отказаться от этого заказа. Но все-таки, если они такие же щедрые заказчики, как Изабелла, то он мог бы нарисовать портрет. В марте 1501 года брат Пиетро да Новеллара, посредник одной дамы, увлекавшейся искусством, сообщил своей патронессе об отрицательном ответе Леонардо: «По моему мнению, жизнь Леонардо протекает в быстро сменяющемся разнообразии и в целом неупорядоченно; складывается впечатление, что он живет одним днем и… своими математическими экспериментами, отчего забросил рисование красками настолько, что прикосновение к кисти у него должно вызывать отвращение».

Но если Леонардо и снизошел до работы над картиной, то только потому, что увидел в этом возможность провести некоторое время в обстановке спокойствия, о чем, естественно, не знали монахи. Прошло, по их меркам, много времени, прежде чем Леонардо, наконец, представил им рисунок, на котором, по сообщению Вазари, «изображалась „Богородица со святой Анной и младенцем Христом“ настолько прекрасно, что шедевр выдающегося мастера Леонардо поверг в удивление не только всех художников, но и всех тех, кто двумя днями раньше видел мужчину и женщину, пожилого и юного возраста, остановившихся в комнате паломников и направляющихся на блистательные праздничные торжества». Но у брата Пиетро да Новеллара было относительно увиденного им рисунка свое мнение. Он сообщил маркграфине в Мантую, что «младенец Христос вот-вот выскользнет из рук своей матери, после чего его схватит ягненок и, кажется, задушит». Речь в данном случае идет о знаменитой картине Леонардо «Святая Анна с Марией и младенцем Христом», которая хранится сегодня в национальной галерее Лондона. Написание ее продолжалось вплоть до 1507 года. Критики до сих пор удивляются единству трех фигур, свободе их движения и передаче нежных оттенков их лиц и заднего плана. Кроме того, картина привлекла внимание известных представителей психоанализа, о толкованиях которых мы поговорим далее.

Очевидно, занятие математикой и естествознанием отнимали достаточно много времени, но несмотря на это Леонардо постоянно искал возможность поступить на службу к герцогу, который пошел бы навстречу его замыслам и потребностям. Он верил, что таким влиятельным лицом для него мог бы стать Чезаре Борджиа, герцог Валенсии, который ему действительно сразу же предложил место военного инженера. Чезаре Борджиа, сын папы Александра VI и одной из римских куртизанок, готовился к своей очередной военной кампании, и ему срочно был нужен человек, который смог бы нарисовать топографические карты. В восемнадцать лет Чезаре Борджиа был назначен архиепископом Валенсии, но карьеру священника вскоре оставил, жертвуя ею ради своих тщеславных захватнических планов. Он был очень властолюбив и не скрывал этого, что оказывало сильное впечатление на Никколо Макиавелли, являвшегося секретарем Совета десяти и выполнявшего функцию представителя флорентийской республики. Он пробыл при дворе Борджиа с октября 1502 года по январь 1503. Хотя в личности Борджиа воплощалась вся низость человеческая, современники, а позже и историки судили о нем очень неоднозначно. Одни считали его очаровательным, даже гениальным искателем приключений, не брезговавшим никакими средствами для достижения целей; другие отзывались о нем как о «кровожадном варваре и явном бандите, отвратительном, как турки». Как и его отец, папа римский, он имел любовницу несмотря на то, что был женат на племяннице французского короля и в связи с этим произведен в герцоги Валенсии. Но современники единодушно осуждали семейный клан Борджиа, происходивший от испанского дворянского рода, за склонность к инцесту: Чезаре питал любовь к своей сестре Лукреции, «считавшей его братом так же мало, как к своей прекрасной дочери испытывал отеческие чувства Александр VI».

Очевидно, что Чезаре и Леонардо почувствовали симпатию друг к другу, и может быть потому, что оба нуждались в личной свободе и независимости от общепринятых, действующих норм: Леонардо должен был проявить смелость в качестве военного инженера, а Чезаре — герцога, презирающего людей. Но то, что идеи Леонардо по созданию новых военных машин оказывали на Чезаре сильное впечатление, маловероятно. Большинство его идей Чезаре Борджиа считал непригодными на практике, хотя и оплачивал их разработку. Но все же он так высоко ценил работу мастера, что уже 18 августа 1502 года Леонардо, получив соответствующие письменные полномочия, приступил к исполнению обязанностей военного инженера. Борджиа отдал приказ, в котором говорилось: «наш глубокоуважаемый и любимый друг, архитектор и генеральный инженер Леонардо да Винчи имеет поручение осматривать все долговременные укрепления и крепость, свободно передвигаться и в любой момент по своему усмотрению все измерять и оценивать».