Işık ve optik üzerine çalışmalarını sanatıyla birleştirerek nesnelerin iki boyutlu yüzeyde üç boyutlu görünmeleri için modellemede gölgeleme ve perspektif kullanımında uzmanlaştı. Leonardo, bu "nesneyi düz bir yüzeyde üç boyutluymuş gibi gösterebilmek" becerisi "ressamın birinci gayesidir" demiştir. Büyük ölçüde onun çalışmaları sayesinde boyutluluk, Rönesans sanatındaki en büyük yenilik oldu.