Vasari scrive che Leonardo "nell'architettura ancora fe' molti disegni così di piante come d'altri edifizii", ma sarà lo stesso Leonardo che nel 1492 di sua mano nella lettera indirizzata a Ludovico il Moro duca di Milano mostra le proprie competenze di ingegnere militare in guerra e in tempo di pace crede di "satisfare benissimo a paragone de omni altro in architectura, in composizione di edifici pubblici e privati, et in conducer acqua de uno loco ad un altro". Grazie alle eccellenti doti ingegneristiche, acquisite anche per lo studio approfondito del Trattato di architettura militare e civile di Francesco di Giorgio Martini, progetta fortificazioni con bastioni spessi e irti di angoli capaci di opporsi alle artiglierie nemiche. Come architetto Leonardo eseguì disegni per la cupola del Duomo di Milano e per edifici signorili, per i quali propose giardini pensili ed innovative soluzioni interne, quali scale doppie e quadruple e nell'interno delle case.
Si misurò anche con il progetto della città ideale per la quale immaginò una struttura urbana strutturata su più livelli stradali: al livello inferiore avrebbero dovuto scorrere i carri, in quello superiore i pedoni. Sotto l'influsso del Bramante, Leonardo elaborò bozzetti di chiese a pianta centrale, costruite attraverso simmetrie architettoniche strutturate da complesse strutture di absidi, nicchie, tabernacoli o loggiati.
