В дальнейшем он использовал её в эскизах и для иллюстрации своих записей. Равное мастерство Леонардо да Винчи демонстрировал и в работе с другими материалами: металлическим штифтом, углём, сангиной; опыт его обращения к мягким рисовальным техникам оказался чрезвычайно плодотворным для развития итальянского рисунка в XVI в., а затем был унаследован французскими рисовальщиками. Исследователи отмечают, что графика Леонардо да Винчи отличается большим жанровым разнообразием. Помимо набросков, которые можно связать с определёнными живописными и скульптурными работами, и разнообразных вариаций на тему Мадонны с Младенцем Леонардо да Винчи делал множество отдельных штудий драпировок, рук, голов, человеческих фигур в движении, а также животных и монстров, ботанические рисунки. К анатомическим рисункам примыкают листы, посвящённые изучению и расчёту пропорций как человеческого тела, так и тел животных, в особенности лошадей (большая их часть также хранится в Виндзоре). Особую группу составляют острохарактерные, подчас гротескные, почти карикатурные изображения человеческих голов, выдающие увлечение Леонардо да Винчи физиогномикой («Юноша и старец», Кабинет рисунков и эстампов Галереи Уффици, Флоренция; «Старик в лавровом венке», Королевская библиотека, Турин; «Пять гротескных голов», Королевская библиотека, Виндзор; «Гротескная голова», Кунстхалле, Гамбург). Единственный автопортрет Леонардо да Винчи, исполненный уже в старости (около 1515 г., Королевская библиотека, Турин), служит далёким отголоском описания внешности молодого мастера, оставленного анонимным автором: «…Он был прекрасен собою, пропорционально сложен, изящен, с привлекательным лицом; <…> до середины груди ниспадала прекрасная борода, вьющаяся и хорошо расчёсанная». Исследователи отмечают, что среди рисунков Леонардо да Винчи совсем немного примеров обращения к античным прототипам или образам, например, Диомеда (Королевская библиотека, Виндзор) или Геркулеса (Королевская библиотека, Турин). Маленькие аллегорические композиции («Аристотель и Филлида», около 1480 г., Кунстхалле, Гамбург; «Аллегория государственности», «Слава изгоняет Зависть», около 1483 – 1485 гг., Крайст-Черч-колледж, Оксфорд и др.) отличаются не только стремительной лёгкостью воплощения, но и большой ироничностью в трактовке сюжета. Исследователи отмечают, что особое место в графике Леонардо да Винчи занимают пейзажные рисунки. Разрабатываемый в них мотив – долина реки с крутыми скалистыми берегами, возвышающимися горами – тот же, что занимает дальний план многих его картин (Королевская библиотека, Виндзор). В период пребывания в Риме тема трансформируется в мотив природной катастрофы: Леонардо да Винчи делает множество рисунков с изображением потопа и апокалиптических пейзажей, захлёстнутых водным вихрем (Королевская библиотека, Виндзор).