L’humanisme se manifeste aussi, durant le règne de François Ier , par l’éclat du mouvement scientifique, dominé par la personnalité de Léonard de Vinci. Artiste exceptionnel, il fut aussi un esprit encyclopédique d’une extraordinaire puissance.
Très intéressé par l’étude des savants de l’Antiquité, il y ajoute le fruit de ses expériences personnelles. Ses recherches dans le domaine de la mécanique, de l’astronomie dépassent de beaucoup son temps. Il soupçonne les lois de la géologie, se préoccupe d’anatomie, d’urbanisme, effectue des recherches sur la navigation aérienne, mais aucune de ses recherches n’aura de portée immédiate. Il meurt en 1519 à Amboise, appelé par le roi François Ier en France, où il n’aura pas le temps de produire d’œuvre. Copernic en astronomie, Vésale en médecine et en chirurgie, Servet et Paracelse, parmi d’autres, témoignent de la vitalité et du renouveau de la science à la Renaissance. Des domaines comme notamment l’architecture bénéficient de ces avancées scientifiques.
Si l’art nouveau de la Renaissance naît en Italie, les idées de la péninsule progressent peu à peu en France, favorisées par les souverains : le rôle personnel de François Ier a été considérable dans la diffusion des idées nouvelles, même si, dans un pays aux traditions artistiques riches et variées, une certaine résistance s’élève. Il en résulte des formes d’expression originales, qui combinent innovations italiennes et « génie national » français.