快三十岁时，列奥纳多·达·芬奇已经才华横溢，为众多人所熟知，但虽然他锋芒毕露，却并没有代表性象征性的大作品，而且在佛罗伦萨这座城市，因为有过“鸡奸”的“黑历史”，又因为拖延症长期无法给顾客交货，市面上对这个商人的反映并不好，在这座城市的不愉快回忆让他觉得无可留恋，也学无可学。正在这个时候，机会来了。
1482年，列奥纳多三十岁。那一年他刚好有幸被美第奇家族作为艺术家代表派往米兰，在赴米兰就职前，他郑重其事地给米兰的统治者卢多维科公爵写了一封信，信中历数了自己在各种领域的才能，包括设计桥梁、水道、大炮、装甲车以及各种公***设施，还有舞台设计和音乐才能，最后，他还轻描淡写地添加了一句：“对了，我还擅长画画，并且画的画一点不比别人差。”
事情进展得非常顺利，他被公爵录用了。
卢多维科公爵是米兰的统治者，虽然他性格残暴，视权如命，但他一样热爱艺术和科学，在本质上他跟洛伦佐美第奇非常相似。他当时聘请了许多学者、诗人、作家、音乐家和画家到他的宫廷，将他们待为上宾。他在巴维亚城设立了一所大学，吸引了各方人才，使这里成为意大利的教育中心。
我们从列奥纳多的信中也不难看出，他其实是一位很有野心又很实际的人，因为他只在信的结尾才提及自己的绘画能力，大量的篇幅都用在修饰他在军事方面的才能之上。他希望用自己的军事天分来吸引公爵，梦想是成为米兰的军事工程师，他同时也相信自己，到了米兰宫廷，一定可以一施拳脚大展鸿图。
有意思的是，在准备出发去米兰之前，他估算了一下从佛罗伦萨到米兰的路程，并运用自己超容量的大脑和运筹帷幄的知识发明了里程表，还绘制了一幅地图，后来证实他当时估算的数据非常精确，佛罗伦萨到米兰的距离跟今天的实际距离是一样的。而他当时那幅米兰地图也绘制得相当精美。
现在的米兰虽然是意大利的第二大城市，但在文艺复兴时期，它却比佛罗伦萨还大，当时有十二万人口，执行的是宫廷统治，而佛罗伦萨执行的是***和制。米兰是世界著名的国际大都市之一，世界歌剧圣地，也是世界艺术之都，当时的建筑、时装、艺术、绘画、歌剧就已经闻名于世。
来到米兰，列奥纳多踌躇满志，虽然此时的他只是作为一名音乐师服在宫廷里服役，但他希望被重用，他为卢多维科公爵设计过很多军事器械，包括刀轮战车、巨辘、坦克、机关炮、蒸汽炮等，但可能因为这些东西原理复杂体型巨大或者是其它的不明原因，成品器械最终都没有制造出来。
在那个时候，列奥纳多就已经养成了良好的记笔记的习惯。从他的手记可以看出，他当时的主要工作除了音乐师应尽的职能以外，他还要负责给公爵夫人调制洗澡水。调制洗澡水也使用科学的严谨的手段，规定几分热水和几分冷水的中和才是最佳温度，这样可助公爵夫人的美容护肤保养。
那一段时期，宫廷贵族们生活过得极为奢华，他们有用不完的钱财，又有大量的时间，闲来无事的时候，列奥纳多会发挥自己的才智大脑，用各种手段来逗大家开心。
在此期间，他又发明过各式各样的乐器，包括最初的钢琴。
他还创作和发明了一种怪诞画，这种画的画风非常奇特，就是故意将人画成四不像的形象，或者头上长着犄角，或者男人画成女人，看起来相当滑稽可笑，这种画就是现代漫画的起源，也是当时最流行的娱乐方式，深受宫廷内外各界人士的热心追捧，无论是达官贵人，还是平民百姓，大家都怀着十分的热情来欣赏他的画作。
除此之外，他还有一个特殊身份，那就是脱口秀艺人。白天绘制了怪诞画，又用自己发明的乐器演奏过优美的音乐，晚上还要变着法儿讲出不同形式的笑话使大家的快乐可以持续绵延。他的多才多艺、诙谐幽默在那个时期被演绎得淋漓尽致。
那时候的米兰街头都普遍认为，列奥纳多·达·芬奇是一个非常令人着迷的人。他确实非常迷人，他相貌英俊，为人正直勤俭，穿的衣服色彩鲜艳款式新颖，他与人说话神态温和风度翩翩。而且，他心地非常善良，他终生吃素，不沾丝毫荤腥，就连跳蚤跳到身上，他也不打，只是用手指轻轻弹过则已。
在宫廷服役期间，他画了一幅非常著名的画作《维特鲁威人》。这是一个真正拥有完美比例的人体，一个裸体的健壮中年男子，两臂微斜上举，两腿分开，以他的足和手指各为端点，正好外接一个圆形，同时在画中清楚可见叠着另一幅图像：男子两臂平伸站立，以他的头、足和手指各为端点，正好接一个矩形。
画作原型来源于古罗马建筑师和工程师马库斯·维特鲁威·波利奥。他曾经在自己的著作说过这样一段话：“人体就是一个小世界，因为人的身体就是一个模拟的世界。”他详细描述了一种“体型优美的人体”的比例特征，并将其应用于古代庙宇的设计当中。
维特鲁威所描述的人体比例启发了列奥纳多，他进行了一系列的测量，并最终画出《维特鲁威人》的素描。与前人的版本不同，他画得更为精细，并在画作下方作了详细说明：“双腿分开，直到头部下降的高度为身高的十四分之一，抬起双手，直到伸出的手指碰到头顶的水平线，这时伸展的四肢中心就在肚脐，而双腿之间的区域将是一个等边三角形。”