Работая в мастерской Вероккио во Флоренции и занимался фонтанами, Леонардо да Винчи заинтересовался гидравликой. В Ломбардии, где передовые технологии канализации существовали еще с античных времен, он применил свои знания на деле.

Будучи главным инженером Герцога, Леонардо да Винчи разрабатывал вопросы гидравлики для использования в сельском хозяйстве и обеспечения энергией машин и мельниц. Он занимался изучением свойств жидкости, хотя уже существовали и работали акведуки, каналы и другие гидравлические сооружения. Таким образом, Леонардо да Винчи пришлось опираться на собственный опыт, наблюдая течение рек, непрерывную изменчивость форм в воде. Это рождало у него аналогии со строением Вселенной и существованием жизни на Земле, что отразилось в его поэтических комментариях к рисункам. Леонардо да Винчи часто использовал деревянные или стеклянные модели каналов, в которых он окрашивал создаваемые потоки воды, отмечал их  маленькими буйками, чтобы удобнее было следить за течением. Результаты этих экспериментов нашли свое практическое применение в решении проблем канализации. Среди его рисунков - порты, затворы и шлюзы с раздвижными дверями. Леонардо да Винчи даже планировал прорыть судоходный канал, отводящий р. Арно, чтобы связать Флоренцию с морем через Прато, Пистойю и Серраваль.

Другой гидравлический проект был задуман для Ломбардии и Венеции. Он предполагал затопление долины Исонцо в случае турецкого вторжения. Существовал и план осушения Понтинских топей (о чем советовался с Леонардо да Винчи папа Медичи Лео Х).

Леонардо да Винчи создавал спасательные круги и противогазы как для военных, так и для практических нужд. Имитируя очертания рыбы, он совершенствовал форму корпуса корабля для увеличения его быстроходности, для этой же цели он использовал на нем устройство, управляющее веслами. Для военных нужд Леонардо да Винчи изобрел двойную обшивку корабля, способную противостоять обстрелу, а также потайное приспособление для установки корабля на якорь. Эту задачу решали при помощи водолазов, которые опускались под воду в специальных костюмах или на несложных подводных лодках.

В письме к Людовико иль Моро Леонардо да Винчи упоминал, что умеет "переводить воду из одного места в другое". Это означает, что его интересовала и гидродинамика. Сохранились необычные рисунки водоворотов, отражающие силу воды, а также рисунки колес для сдерживания силы водяных потоков. Необходимость снабжения городов водой, осушение рек и болот заставляла Леонардо да Винчи совершенствовать насосы и другие гидравлические механизмы, известные с античных времен. "Архимедовы винты" и другие гидравлические приспособления заполняли трактаты Франческо ди Джорджио Мартини и других инженеров его поколения, но только в работах Леонардо да Винчи они достигли неизведанного графического и функционального совершенства.