Leonardo si interessò alla paleontologia e alla geologia sotto diversi punti di vista: dal rapporto tra micro e macrocosmo, dalla morfogenesi alla simbologia.
Le sue osservazioni scientifiche e la sua opera grafica dimostrano una conoscenza non comune alla sua epoca di queste discipline, originata dall’osservazione diretta dei materiali; un caso esemplare è dato dalle considerazioni che Leonardo fece sulla natura organica dei fossili. Nei suoi scritti, infatti, definì «setta di ignoranti» coloro che ritenevano i fossili rinvenuti lontani dai mari prove del Diluvio Universale o conseguenza di oscuri influssi celesti. Leonardo per primo comprese come le cause fossero da ricercare piuttosto negli sconvolgimenti geologici e giunse persino ad anticipare una critica alle teorie bibliche sul Diluvio, dominanti fino al XVIII secolo, basandosi proprio sull’osservazione delle conchiglie fossili che aveva individuato anche nei pressi di Vinci e in altre località, dalla Toscana alla Lombardia.
Nelle sue opere pittoriche non mancano accurate raffigurazioni di sezioni geologiche, conglomerati di ghiaia e formazioni rocciose come nel Battesimo del Verrocchio e nell’Adorazione dei magi degli Uffizi, nella Vergine delle rocce (di Parigi e Londra), nella Madonna dei fusi (due versioni con la partecipazione di allievi, in collezioni private), nella Sant’Anna del Louvre: non sono mancate interpretazioni iconologiche estreme, secondo le quali queste rappresentazioni della Terra e dei suoi elementi costitutivi sono state lette come allusioni alla placenta.
Nel Ms. I Leonardo rielabora la forma delle conchiglie fossili per il cartiglio dei "Nodi" della sua "Achademia"; nei disegni di Windsor studia le stratificazioni rocciose fino al loro dissolversi nelle cosmologie apocalittiche dei "Diluvi".
Reperti fossili rinvenuti nei territori dove Leonardo compì le sue osservazioni sono conservati ed esposti nel Museo di Storia Naturale dell’Università di Firenze (Sezione di Geologia e Paleontologia), nel Museo di Paleontologia di Empoli e nel Museo Ideale Leonardo Da Vinci a Vinci.
È soprattutto tramite il Codice Leicester (in collezione Bill Gates) che si possono ripercorrere gli studi paleontologici di cui Leonardo si occupò nei primi anni del Cinquecento e che riguardano diverse zone della Toscana, dal Casentino al Medio Valdarno e alla Valdelsa. Gli interessi geologici di Leonardo si estesero invece sino all’Isola d’Elba.
