Nelle sue sterminate raccolte di documenti figurano, fra l’altro, la memoria della nascita e del battesimo di Leonardo, con autografo del nonno Antonio, le Portate al Catasto della sua famiglia, gli atti rogati dal padre notaio, Ser Piero e quelli del processo per sodomia, le carte relative all’iscrizione di Leonardo nella Compagnia di San Luca, all’Adorazione dei magi, alla Battaglia di Anghiari, ai suoi conti correnti presso l’Ospedale di Santa Maria Nuova.

Michelozzo costruì questa raffinata architettura a tre navate su commissione di Cosimo il Vecchio, a partire dal 1437. È considerata la prima biblioteca pubblica in Europa. Leonardo la menziona nel Codice Atlantico e nel Codice Arundel, verso il 1480 e intorno al 1505.

La Biblioteca fa parte del complesso dell’omonimo convento, insieme alla chiesa brunelleschiana e al vestibolo del Cronaca realizzato su progetto di Giuliano da Sangallo. Nella Chiesa si conservano numerose opere riconducibili ad artisti coevi di Leonardo e a lui vicini: Verrocchio, Perugino, Filippino Lippi. Leonardo la menziona nel Codice Atlantico, intorno al 1505.

L’architettura di questa biblioteca costituisce un capolavoro di Michelangelo, realizzato con la collaborazione di straordinari artefici come il Tribolo, maestro di Pierino Da Vinci.

Conserva i materiali bibliografici raccolti da Cosimo il Vecchio e Lorenzo il Magnifico che, alla caduta dei Medici nel 1494, furono confiscati e affidati ai frati di San Marco. Giovanni de’ Medici (papa Leone X) li trasferì a Roma e furono restituiti a Firenze nel 1523 da Clemente VII, che l’anno seguente commissionò a Michelangelo l’edificio della biblioteca Mediceo Laurenziana. Vi si trova fra l’altro il "Trattato di architettura civile e militare" di Francesco di Giorgio Martini (Ash. 361), databile 1484, con cinque postille autografe di Leonardo databili attorno al 1504.

Il Codice Laurenziano, Ashburnham 1299, è la copia manoscritta incompleta risalente al XVI-XVII secolo del "Libro di Pittura", proveniente dalla collezione del conte Giuseppe Carlo Aurelio de’ Bossi (1758-1833).

Il fondo Ashburham comprende circa 2.000 manoscritti già appartenuti al matematico e bibliofilo Guglielmo Libri (1809-1869), tristemente celebre per aver trafugato molti codici in diverse biblioteche, oltre a numerose carte dai manoscritti A e B di Leonardo che si conservano a Parigi, comprese quelle che compongono il "Codice sul volo degli uccelli" (attualmente presso la Biblioteca Reale di Torino).

Agli inizi del XVIII secolo, a Firenze, furono eseguite tre copie del Codice Leicester, a opera di Francesco Ducci, "prete di San Lorenzo", bibliotecario della Laurenziana.

La prima dettagliata biografia di Leonardo, databile verso il 1540, è attribuita all’Anonimo Gaddiano, detto anche Anonimo Magliabechiano. Si trova nell'attuale Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, che fu aperta per la prima volta al pubblico nel 1747 con il nome di "Magliabechiana". Ha infatti origine dalla biblioteca privata di Antonio Magliabechi, costituita da circa 30.000 volumi e lasciata nel 1714, secondo il suo testamento, "a beneficio universale della città di Firenze".

Originariamente la Biblioteca ebbe sede in locali che facevano parte del complesso degli Uffizi. Nel 1935 fu trasferita nella sua sede attuale, costruita, a partire dal 1911, su progetto dell'architetto Cesare Bazzani e successivamente ampliata dall'architetto Vincenzo Mazzei. Sull’esterno dell’edificio novecentesco si trova un medaglione raffigurante il ritratto di Leonardo.

Nel 1771 il granduca Pietro Leopoldo rinunciò alla Biblioteca Mediceo-palatino-lotaringia e la volle unita alla Magliabechiana. Da allora in poi la Biblioteca si arricchì ulteriormente di molti altri pregevoli fondi. Spiccano quelli delle biblioteche ex monastiche, incamerati a seguito della politica di soppressione dei conventi messa in atto da Pietro Leopoldo e ripresa da Napoleone.

La Biblioteca Nazionale Centrale conserva materiale fondamentale per la conoscenza di Leonardo e del Rinascimento. Fra le altre opere, diverse copie manoscritte incomplete del XVII secolo del "Libro di Pittura": una proveniente dal Convento della Badia Fiorentina, due nella Sezione Magliabechiana, due nella Palatina, uno nel fondo Conventi Soppressi, uno proveniente da Vallombrosa.

Si trova, con la Biblioteca Moreniana, in Palazzo Medici Riccardi. Conserva, fra le altre opere, un apocrifo del "Libro di pittura" di Leonardo e un Confessionario di Lorenzo, fratello di Leonardo, lanaiolo in Firenze e morto nel 1531. Il Codex Riccardianus 2275, "Precetti della pittura di Leonardo da Vinci. Manoscritto originale di Stefanino della Bella (1610-1664)", fu pubblicato da Pagani e Grazioli, in Firenze, nel 1792.

Nel "Summario" (Ms. 1920) di Biagio Bonaccorsi, coadiutore di cancelleria di Machiavelli, si trova il piano per la deviazione dell’Arno del 1504, all’altezza di Riglione, verso lo Stagno di Livorno, come progettato Leonardo.

Raccoglie strumenti originali del contesto leonardiano e un’ampia documentazione bibliografica sulla sua opera. Fra le numerose iniziative promosse da questo Istituto figurano importanti mostre dedicate al genio vinciano e al suo rapporto con le conquiste tecnologiche del Quattrocento, come ad esempio, "Leonardo e gli ingegneri del Rinascimento" e "La Mente di Leonardo".