Su padre consiente de su gran intelecto le permitió a Leonardo estudiar la carrera artística en lugar de la profesión tradicional de la familia, así que en 1469 inició sus estudios en el arte de la pintura en el taller de Andrea Verrocchio, uno de los más famosos y solicitados artistas florentinos en aquel tiempo. También se conocía como una de las mejores universidades de arte en ese tiempo.
Acompañado de otros aprendices jóvenes llamados Botticelli, Perugino, Lorenzo de Credi y Francesco di Simone. Se desconoce el motivo por el cual Leonardo lo llevo a querer ser un artista. Hay aprendió a dibujar, pintar, a trabajar el bronce, a hacer muebles y crear los diseños de banderolas que se utilizaban en los desfiles.
Su aprendizaje con Verrocchio le proporciona una educación artística muy completa, atreves de expresiones de esculturas, pinturas, la arquitectura y el estudio de las figuras; además del estudio de la perspectiva, la óptica, la geometría y las ciencias naturales (específicamente botánica) y la música. Como trabajaba con Verrocchio era muy común tener grandes encargos, en especial por los Médicis (esta familia era la principal en hacer los encargos en el taller de Verrocchio). La primer obra que realizo Leonardo fue un dibujo conocido en los Uffizi, ninguna otra obra se ha registrado antes del año de 1473.
En 1472, cuando Leonardo tenía veinte años era parte de un grupo de gremios de pintores florentinos, llamada la corporación de San Lucas, para 1476 aun trabajaba en el taller con Verrocchio. En 1478 como Verrocchio no se encontraba en Florencia pues estaba atendiendo un encargo de un monumento de Bartolomeo Corleone en Venecia.
Entonces Leonardo tuvo que terminar el trabajo, pintando los ángeles en El Bautismo de Cristo, así que la obra mayormente esta echa por Verrocchio, pero algunas parte las complemento Leonardo Da Vinci con nuevas técnicas llegadas de países bajos como la pintura en óleo, que permitía una mayor blandura en el trazo y una más profunda penetración en la tela.
Lo más destacado de esta obra es el ángel que había pintado Leonardo Da Vinci, pues por primera vez en la historia de la pintura se representa una figura que le da la espalda al espectador y que no está volteando para el frente. Esta decisión revoluciono la idea del arte, porque introdujo el movimiento de las figuras; se dice que Verrocchio noto un gran potencial en Leonardo y que se sintió algo indignado pues de inmediato noto que ese muchacho tenía más talento que él.
A la edad de los veinticuatro años ya no es conocido como el hijo ilegitimo de Ser Piero sí no que ya es considerado como un gran artista y que está a la altura de Sandro Botticelli, Domenico Ghirlandaio, entre otros. Comenzó una gran competencia entre artistas y pintores.
Además de que se encomendó a Lorenzo di Credi y a Leonardo Da Vinci a la encomienda de finalizar un importante retablo para la catedral de Pistoia. “La famosa pintura Madonna di Piazza de la cual procede la parte de la predela o bancal (que es la parte inferior de una pintura o de una escultura) del retablo atribuible a Leonardo, la Anunciación, hoy en el Louvre.” Esto procede a la idea de una Anunciación, con estructura arquitectónica de retablo, se trata de la pintura que actualmente se encuentra en los Uffizi. Esta ideología inicia a partir de 1478.