La consideración de los cuatro elementos primordiales de la filosofía griega presocrática polarizaron las inquietudes intelectuales del maestro.

El Agua
La admiración de Leonardo por el líquido elemento se manifestó tanto en lo que respecta a grandes masas como a pequeñas cantidades. Sus especulaciones abordaron todo tipo de cuestiones: desde el intento de desviar el río Arno hasta explicar las ondas que se forman en un recipiente.

La Tierra
En todas sus representaciones cartográficas y dibujos dedicados a paisajes queda manifiesto su prodigioso sentido del espacio. Tales diseños encarnan en su materialidad la concepción que tenía el autor de la Tierra, a la que consideraba como un ser viviente. Sus creaciones fueron meras herramientas de trabajo elaboradas para atender los encargos de ingeniería recibidos.

El Aire
Las especulaciones de Leonardo sobre este elemento son particularmente ricas y sugestivas. Sus relaciones con el medio aéreo se centraron sobre todo en dos direcciones: la noción de vuelo y la transmisión de los sonidos.

El Fuego
Este elemento fue utilizado por Leonardo sobre todo como medio eficaz en las confrontaciones bélicas. Las luchas entre las ciudades-estado italianas fueron endémicas durante el arco temporal de su vida. Debido a ello, fue requerido en múltiples ocasiones para poner en práctica algunos de sus ingenios militares.