默想一下这样一幅画，回想在画上的每一细节，花费无数个钟头的思考，我们要修正我们过去以为达·芬奇看来似乎懒散的判断，而且我们也已经感觉到他的作品使时间凝固，使形象永存。这正如一位黄昏漫步的作家，在夜晚仍清醒地躺着塑造明天的章、节，或卷动心里的舌头说出一些具有风味的形容词和令人陶醉的片语。而在佛罗伦萨的5年里可以看到完整的《圣母、圣子与圣安妮》《蒙娜丽莎》的稿图及熔化的《战争》。达·芬奇找时间画了其他几幅画像，现存于维也纳的吉尼瓦·德·本茨的画像，在曼图亚城的侯爵夫人不断地请求下，他最后让步而画的一幅现已失传的《年少的基督》（Youthful Christ，1504年）。她的官员给她一张短笺说：“达·芬奇渐渐对绘画感到厌烦，而他大部分的时间都花在几何学上。”也许表面看来在那段时间里达·芬奇的艺术被科学埋葬，阿派里兹被浮士德（Faust）所埋葬。
科学到底无法带来薪水。虽然他现在日子过得很朴素，但仍哀悼他曾在米兰作为艺术之王的日子。路易十二派在米兰的总督查尔斯·安布瓦兹（Charles d’Amboise）邀请他回去时，达·芬奇向索德里尼求去，但被他拒绝了。最后（1506年）他急于成全法王的好意让达·芬奇走，不过条件是3个月后回到佛罗伦萨，否则罚款150杜卡特。他去了。虽然他在1507年、1509年及1511年重回佛罗伦萨，他仍然住在米兰，一直受雇于安布瓦兹和路易到1513年。索德里尼提出抗议，但是被路易怀着自信、和蔼而有礼貌地批驳了。路易把事情弄得相当清楚，于1507年任命达·芬奇为御前画家和工程师。
这不是一份领干俸的职位。达·芬奇要自食其力地过日子。我们又听到他开始装饰皇宫，设计并建筑运河，准备化装游行，计划一个特里沃齐奥元帅的骑士碑，与杜雷（Marcantonio della Torre）合作从事解剖研究。大概他这次（第二次）居留在米兰期间，画了两幅水准较低的画。存于卢浮宫的《圣约翰》是其中的一幅。《丽达与天鹅》（Leda and the Swan）一画（为罗马的私人收藏品）那一张脸和肉体的细柔，使人想起《圣约翰》和早先被认为是属于达·芬奇所绘的《酒神》（Bacchus），但是它很可能是由这位大师的一幅失去的画或稿图模拟出来的复制品。
1512年，法国人被逐出米兰，而洛多维科的儿子马克西米连开始一段短期的统治。当瑞士人放火烧米兰时，达·芬奇在那里停留过一段时间，写了一些有关科学与艺术的难读的笔记。但在1513年，他听说利奥十世被选为教皇，他以为在美第奇家族统治的罗马可能会留一席之地给他这样一个61岁的艺术家，于是带着4个弟子出发。在佛罗伦萨，利奥的兄弟朱利亚诺收达·芬奇做他的随从，给他33个杜卡特的月俸。到达罗马，达·芬奇受到这位爱好艺术的教皇的礼遇，赐给他在布尔瓦德尔宫里很多的房间。也许达·芬奇碰到——事实上他影响到——拉斐尔和索多玛。利奥可能曾经让他绘一幅画，因为瓦萨里曾记载，教皇发现达·芬奇在开始绘任何图画之前先混合涂料而感到惊奇。据报告所写，利奥曾说：“这个人要想完成一件事很难，因为在一开始之前他就开始想到了最后的一个步骤。”事实上，达·芬奇现在已经停止绘画，科学更能吸引他的注意力。他在医院里研究解剖，在光的问题上钻研，而且做了很多有关几何的记录。他悠闲时借着自制的机械蜥蜴自娱，他借着注射水银使这个有须、有角、有翅的蜥蜴拍翅跳动。利奥对他失去了兴趣。
这时弗兰茨一世继承了路易十二的皇位，他也是一位艺术的爱好者。1515年10月，他重据米兰，邀请达·芬奇去他那边。1516年初，达·芬奇向意大利道别，伴随弗兰茨一世去了法国。
