Leonardo non smetteva mai di pensare, rifletteva su ogni tipologia di fenomeno naturale, chiedendosi costantemente il perché avvenisse. E’ stato anche un grande precursore degli studi di geologia, tra i primi a rendersi conto di che cosa fossero i fossili, e come mai in cima alle montagne si ritrovavano fossili marini, di conchiglie e pesci.
Leonardo, in totale opposizione con il pensiero dominante all’epoca, teorizzò i movimenti delle masse d’acqua sulla terra in modo simile a ciò che avviene con la circolazione del sangue, ossia un ciclo chiuso in continuo movimento, con lento ma inesorabile ricambio.
Grazie all’osservazione e ai suoi ragionamenti non troppo convenzionali, Leonardo arrivò alla conclusione che i luoghi di montagna dove si trovavano i fossili, un tempo dovevano essere fondali marini, contraddicendo le teorie dell’epoca, di chiara ispirazione religiosa, secondo le quali era grazie al diluvio universale, o ad altri fenomeni divini, che i fossili di conchiglia potevano trovarsi in montagna, ben lontani dal mare.
Le continue osservazioni arricchite da ragionamenti non convenzionali, condussero Leonardo a una scoperta che si è poi rivelata sorprendentemente esatta.
Per studiare il territorio Leonardo si dedicò anche alla rappresentazione dello stesso in mappe che sorprendono per la loro precisione e accuratezza, oltre che per il grado artistico in esse contenuto.
Famose sono la Mappa di Imola e la Mappa della Toscana, che include anche parte dell’Emilia Romagna, entrambi nel Codice Windsor, ma anche la Mappa della Valdichiana e quella della Pianura Pontina, quest’ultima usata da Leonardo per il progetto di bonifica commissionatogli dai Medici, e sorprendentemente precisa in termini di rilevazioni geografiche e altimetriche.