Leonardo da Vinci tuvo muchos amigos que gozaron reconocimiento en sus respectivos campos o tuvieron una influencia importante en su época. Por ejemplo, el matemático Luca Pacioli, con el que colaboró en un libro, Cesar Borgia, a cuyo servicio pasó dos años, Lorenzo de Médici o el médico Marcantonio della Torre. Conoció a Nicolás Maquiavelo, con quien tuvo una estrecha amistad, y a su rival Miguel Ángel. Entre sus amistades también se encontraban Franchino Gaffurio e Isabel de Este. Leonardo no pareció haber tenido relaciones estrechas con ninguna mujer, salvo Isabel, de quien hizo un retrato en el transcurso de un viaje que le llevó a Mantua, retrato que parece haber sido la base para un cuadro, hoy perdido. Fue también amigo del arquitecto Jacopo Andrea da Ferrara hasta su asesinato.
Más allá de la amistad, Leonardo guardó su vida privada en secreto. Su vida, sus capacidades extraordinarias de invención, su «excepcional belleza física», su «gracia infinita», su «gran fuerza y generosidad», la «formidable amplitud de su espíritu», tal y como las describe Vasari han despertado la curiosidad. Numerosos autores han especulado sobre los diferentes aspectos de la personalidad de Leonardo. Su sexualidad ha sido objeto de estudios y análisis. Esa tendencia comenzó a mediados del siglo XVI y se incrementó en el transcurso de los siglos XIX y XX, pudiéndose destacar entre los estudiosos a Sigmund Freud.
Las relaciones más íntimas de Leonardo fueron con sus alumnos: Salai y Francesco Melzi. Melzi dejó escrito que los sentimientos de Leonardo eran una mezcla de amor y de pasión. Después del siglo XVI se han descrito esas relaciones como eróticas. A partir de entonces se ha hablado mucho sobre esa presunta homosexualidad y sobre el papel de ésta en su arte, en particular en la impresión andrógina que se manifiesta en su Baco, y más concretamente en alguno de sus dibujos.
Leonardo fue un apasionado admirador de la naturaleza y los animales, hasta el punto de convertirse en vegetariano. y de comprar aves enjauladas para luego ponerlas en libertad. Fue también un excelente músico. Es bien conocido que Leonardo era zurdo, lo que explicaría la utilización que hacía de la escritura especular.
