Не менее замечательны размышления Леонардо по вопросам физической астрономии и геологии. Он говорит, например, что мерцание звезд есть явление субъективное, зависящее от свойств нашего глаза; он знает, что Луна светит не собственным, а отраженным от Солнца светом, и считает, что для жителей Луны Земля показалась бы таким же светилом и что Земля, в свою очередь, освещает Луну. Он является одним из первых основателей геологии, развивая «нептуническую» теорию и утверждая, что находимые в горах ископаемые раковины были некогда отложены морем. Леонардо смеется над господствовавшим тогда учением, будто эти раковины выросли под влиянием звезд. «Покажите мне теперь, – говорит он, – такое место в горах, где бы звезды могли фабриковать раковины разного возраста, разных форм и видов». Вентури полагает, что геологические теории Леонардо были главной причиной, которая заставляла многих современников считать его почти еретиком.