義大利的文藝復興，用恩格斯的話來說，是「一次人類從來沒有經歷過的最偉大的、進步的變革，是一個需要巨人而且產生了巨人——在思維能力、熱情和性格方面，在多才多藝和學識淵博方面的巨人時代」。在這個時代中，產生過多少偉大的文學藝術家、政治思想家和科學家啊，而且這些偉大人物都是那麼多才多藝、學識淵博，全是多學科的專家。如達·文西（1452—1519），喬爾喬·瓦薩裡就稱他「無論從事什麼，都出類拔萃……是上帝的特殊施予，而非人類力量所能創造的奇才」。他既是畫家，又是雕塑家、建築家，並通曉語言、自然科學、數學、哲學、歷史，尤其是和他的繪畫雕塑密切相關的解剖學，被公認是一位名副其實的大解剖學家。
實際上，醫學史家們設想，達·文西研究解剖學的機會並不比其他人當時所能有的機會更多，為什麼作為一個藝術家的達·文西，在從事解剖學的研究上，取得的成效卻能勝過他同時代的專職解剖學家？耶魯醫學院的安東尼·喬斯（AntonyMerlinJosea）的回答是：「達·文西有一種無法壓制的欲望，去了解一切事物，並要親自加以證實，而他的同時代人，只滿足於或多或少依賴他們前輩的說法，並依這些說法來解釋自己的所見所聞。」
達·文西深信在了解事物、掌握知識上，最可靠的方法是通過自己的親身觀察和實驗。在研究解剖學方面，他畢生都是這樣做的。
達·文西很早就接觸解剖了。當時他還只有15歲左右，他的非婚的生父，那個在佛羅倫斯聲望極高的公證人把他送到韋羅基奧那裡當學徒。安德裡亞·德·韋羅基奧是義大利著名的佛羅倫斯畫派畫家和雕塑家。在韋羅基奧的工作室，達·文西接受了多方面的訓練：繪畫、雕塑以及機械工藝技術，尤其是局部解剖（topographicanatomy）。在韋羅基奧工作室差不多10年的時間裡，達·文西研究了人體的基本結構，畫下了許多肌肉、肌腱和臉部等的解剖圖，還初步涉及解剖對於繪畫和雕塑的應用，成長為一位局部解剖的大師，甚至被吸收進了佛羅倫斯畫家行會。
達·文西繼續深入研究人體解剖，還有一個目標，就是要據此說明人體即是大宇宙中的一個小宇宙，其運行規則與大宇宙相同。
古希臘羅馬時代的大宇宙—小宇宙理論影響很大，著名醫學史家拉爾夫·H·梅傑甚至認為它是整個「中世紀的基本理論之一」；直到中世紀，甚至到了文藝復興時代，很多人都還贊同星球的力量對地球和人的作用。達·文西聲稱，他就是要按照古希臘羅馬時代的天文學家克勞迪烏斯·託勒密在《宇宙誌》中所採用的方法，用解剖圖來展示「人這個小宇宙」：「正如託勒密把大宇宙分為若干區域，我也將人體這個小宇宙分為若干部分，從不同側面說明其功能，把描繪人體的全圖明擺在你眼前，就各個部位分析其運動能力。」
隨著解剖研究的進行，達·文西認識到，這項研究必須包括從嬰兒到老年的人體，還要包括胎兒在不同時段的形體。他這一解剖研究的總體計劃是要研究人體各部位的骨骼和骨骼表面的皮膚。這項研究進展到最後，他已經解剖過30具人體。這是他入居法國國王弗朗索瓦一世特意為他安排的克洛·呂斯城堡的第二年，即1517年10月10日，紅衣主教路易吉·迪·阿拉貢和他的隨行秘書安東尼·德·貝阿蒂斯前來拜訪時，達·文西親口所說，他還向他們展示了各類書稿、解剖圖稿和畫作。除此之外，證據顯示，達·文西還研究過多種動物，包括他最喜歡的公牛和屠宰場上剛剛殺死的豬。
關於達·文西從事解剖的資料還有很多。1507—1508年的冬春之交，已經積累了不少解剖經驗的達·文西進入了佛羅倫斯的「新聖瑪利亞醫院」，探訪了不少病人，還解剖了一些死者的屍體，有男人也有女人，有老者也有幼童。他對女性的身體，特別是子宮等生殖器官的結構很感興趣，繪製出許多素描。他記載說，一天，他和一位住院的老人談天。老人坐在床上，聲稱他只是有些體虛，別的不覺得有什麼不好，雖然他已經100多歲了。後來，達·文西在筆記中記述了這件事說：「可見，他是沒有任何死的徵象，便平靜地過完他的一生的。我對他作了解剖，想了解如此舒暢而死的原因。」
此前，據一位叫蘭德奇（Landucci）的店主的日記，1505年1月的一天，達·文西還在佛羅倫斯的「聖十字大教堂」（SantaCroce）做過一次公開解剖。達·文西十分重視解剖演示對醫學生的重要意義，他常常說起，實物和繪圖的演示是遠遠超越口頭演示的優越性的。
達·文西在他的筆記本上曾經這樣寫到他所做的解剖：
你說觀察示範解剖要比看這些解剖圖好，你是對的，因為能看到這類圖中所表明的一個人所有的細部，憑藉你的聰慧，你也看不到或者得不到某些靜脈的知識，但為了獲得這些方面真實、完整的知識，我已經解剖過十多具人體，揭開全身所有的部件，將靜脈周圍最細微的肌肉都剝離出來，沒有血液噴發出來，只有難以覺察的毛細管溢血。由於一具屍體不能存留太久時間，須得用多具屍體，一步步進行，才能給我們提供完整的知識。這解剖我就做了兩次，為的是找找有無差異。雖然你喜愛這類工作，你或許會因天然的噁心而止步；如果這噁心沒有阻擾你，你或許會因懼怕與這些屍體為伴，度過一個個黑夜，因切割、剝離和厭惡面對而止步；如果這也沒有讓你止步，那麼，你或許會缺乏描繪所必須的繪圖技藝；如果你已有繪圖的技藝，你或許不能和透視法結合起來；如果能結合了，你或許還不懂幾何體示範的方法和估算肌肉的力度與強度的方法……
有關這些，不論有沒有全在我這裡看到，我已寫出的120冊書會給出「是」或「不是」結論
……
達·文西強調，「你需要作三次（解剖）才能對靜脈和動脈完全了解……再作三次解剖來了解體膜，三次解剖來了解神經、肌肉和韌帶，三次解剖來了解骨骼和軟骨。……還必須專門對女屍作三次解剖，因為女人有子宮和胎兒而有更大的神秘性……」
這裡，達·文西僅是從技術層面上，還沒有提到獲得材料的不易。阿克塞爾·凱恩等著的《醫學史》（中譯本叫《西醫的故事》）寫道：「從14世紀開始，一些渴望知識的人們——醫生和藝術家——冒著生命的危險探索人體的秘密，達·文西便是很好的解剖學家。近1510年，他通過在夜間偷偷研究屍體，繪出人體解剖圖——這些作品在他生前沒有發表。」（閆素偉譯）
達·文西「冒著生命的危險」，極其認真地以精緻的技巧進行人體解剖，不但在方法上，而且在實效上，都受到極高的評價。
義大利那不勒斯大學著名文藝復興理論家、達·文西研究專家卡羅·衛芥在他所著的《達·文西傳》中寫道：「李奧納多（達·文西）的研究方式有十分重要的創新意義：他不僅用文字工具描述解剖學操作，還藉助繪畫手段記錄身體的形態，甚至是那些幾小時前尚且鮮活的屍體的最後一次抽動，隨後再用手術刀對其開膛破肚。李奧納多的繪圖方法也相當獨特，他試圖儘可能忠實地展現被解剖部位的狀態：從外部方位形態到內部結構，從剖面圖到輪廓漸變細節圖。他的解剖圖角度多樣（甚至從八個不同的角度進行繪製），記錄的步驟非常詳細，簡直具有電影畫面的效果。李奧納多畢生都在研究生命體與幾何體在形態上的相似之處。」（李婧敬譯）
可惜的是，雖然達·文西曾在筆記中表示：「1510年冬天，但願我能完成論解剖的作品」，只是他這一計劃還是未能付諸實現。一方面是缺少蝕刻板的印刷技術，因為只有這一技術，才能確保他解剖原圖中描繪的精細明暗效果在金屬刻板中得以完好再現；另一方面，也缺乏一個主動的合作者。原本一位年輕的維羅納醫生馬可安東尼·德拉·託雷（1481—1511）曾邀請達·文西參加他的解剖學實驗展示，可能還想聘請達·文西任他實驗室的榮譽教授，以便他上課之時，在助手解剖屍體、他自己向學生展示人體各個部位的同時，達·文西能迅速用圖畫將它們記錄下來，再由學生們據他的畫稿抄寫和臨摹。但是，1510年9月至1512年2月間的一場鼠疫席捲維羅納，馬可安東尼可能因解剖屍體受到感染，突然於1511年離世，達·文西的計劃也就無從實現。雖然如此，美國史學家丹尼爾·J·布爾斯廷（1914—2004）在他的名著《發現者》中這樣評價達·文西在解剖學上的地位：
李奧納多（達·文西）除寫關於繪畫、建築和機械的論文外，他還想寫一篇有關解剖的論文。他從沒發表過自己的任何一篇論文……如果他完成了他的那篇解剖學論文並且發表出來，那麼醫學科學可能會進步得更快些……
……我們從他幾千頁隱晦雜亂的筆記中收集到的解剖學文字，顯示出李奧納多觀察到並記錄了他以前的人從未見到的東西。如果他能設法把他的觀點集中起來而不是由於興趣廣泛而分心，那他很可能成為（古希臘大醫學家）蓋侖的繼承人。