Leonardo mengembangkan ide-idenya dalam serangkaian studi; menggunakan pemandangan panorama tepi sungainya sendiri, yang dapat dilihat sebagai sketsa lanskap dengan pesona artistik yang luar biasa, dan menggunakan pengukuran medan yang tepat, ia menghasilkan peta di mana rute kanal (dengan transitnya melalui celah gunung Serravalle ) ditampilkan.
Proyek itu, yang dipertimbangkan berulang kali pada abad-abad berikutnya, tidak pernah dilaksanakan, tetapi berabad-abad kemudian jalan raya ekspres dari Florence ke laut dibangun di atas rute yang tepat yang dipilih Leonardo untuk kanalnya.
Pada tahun 1503 Leonardo menerima komisi berharga untuk melukis mural untuk aula dewan di Palazzo Vecchio di Florence; sebuah pemandangan sejarah dengan proporsi yang monumental (pada 23 × 56 kaki [7 × 17 meter], itu akan menjadi dua kali lebih besar dari Perjamuan Terakhir).
Selama tiga tahun dia mengerjakan Pertempuran Anghiari ini; seperti lukisan pelengkap yang dimaksudkan, Pertempuran Cascina karya Michelangelo, lukisan itu tetap belum selesai. Selama tahun-tahun yang sama ini Leonardo melukis Mona Lisa (c. 1503-19).
Periode Milan kedua (1508–13)
Pada bulan Mei 1506 Charles d'Amboise, gubernur Prancis di Milan, bertanya kepada Signoria di Florence apakah Leonardo dapat melakukan perjalanan ke Milan. Signoria membiarkan Leonardo pergi, dan Pertempuran Anghiari yang monumental tetap belum selesai. Eksperimen teknis yang gagal dengan cat tampaknya telah mendorong Leonardo untuk berhenti mengerjakan mural; seseorang tidak dapat dengan cara lain menjelaskan pengabaiannya terhadap pekerjaan besar ini. Pada musim dingin 1507–08, Leonardo pergi ke Florence, di mana ia membantu pematung Giovanni Francesco Rustici mengeksekusi patung perunggunya untuk Baptistery Florence, setelah itu ia menetap di Milan.