Под стать обобщенному характеру образов, «крупному» видению натуры и само композиционное мышление Леонардо. Его раннее «Поклонение волхвов» по сравнению с «Мадонной в гроте» показалось бы просто хаотичным. В луврской картине отчетливо проявилось умение располагать фигуры согласно четкому и ясному геометрическому построению: они как бы вписаны в равнобедренный треугольник, вершина которого совпадает с головой Марии. Так Леонардо кладет начало чрезвычайно распространенной в живописи Высокого Возрождения пирамидальной композиции, способствующей созданию ясных и гармонических решений. В луврской картине фигуры чувствуют себя в границах этого построения свободно и естественно, тем более что Леонардо избегает сухого геометризма, внося в композицию дополнительные оттенки. Так, утяжеляя правый нижний угол картины двумя фигурами — ангела и младенца Христа, — он уравновешивает ее с помощью крупного просвета в левой верхней части, благодаря чему спокойная статика пирамидальной композиции обогащается движением по диагонали. Подобные приемы сложного динамического равновесия станут характерными для мастеров Высокого Ренессанса.
Новое внес Леонардо и в приемы объемной моделировки фигур и лиц. Флорентийские мастера, у которых линейно-объемные элементы играли ведущую роль в их изобразительном языке, издавна славились четкой, подчас даже резкой пластикой своих образов. Леонардо же не любил сильного прямого освещения, дающего слишком резкие тени и блики. Более всего, как мы узнаем из его «Трактата о живописи», его увлекал свет в сумерках в пасмурные дни, когда лица приобретают особую мягкость. Нечто от подобного освещения есть и в луврской картине, где свет, как бы смягченный многократным отражением в скалистом гроте, не только содействует мягкой нюансированной моделировке лиц и фигур, но и сообщает образам ореол своеобразной поэзии. Эта светотень подчиняет себе и цветовое решение, ибо как истый флорентиец Леонардо в своих высказываниях ставил колорит на последнее место среди других средств живописного искусства. Правда, его собственная живописная практика опровергала такие утверждения — в отличие от многих флорентийских мастеров он обладал более развитым чувством цвета. Оно сказывается и в «Мадонне в гроте» — в объединяющем ее цветовом тоне, проблески которого улавливались еще в «Мадонне с цветком», но который еще не встречался в крупных монументальных произведениях. Тон этот далек от богатых хроматическими оттенками великолепных тональных гармоний венецианских мастеров, но в колорите «Мадонны в гроте» -хотя картина эта потемнела от времени — есть ощущение того внутреннего единства, которое отличает все это произведение в целом.
Не получив от Леонардо обещанной картины, заказчики возбудили против него тяжбу, тянувшуюся около двадцати лет. Только между 1505 и 1508 гг. ученик Леонардо Амброджо де Предис под непосредственным руководством самого мастера исполнил (с некоторыми изменениями в деталях) повторение «Мадонны в гроте», которое было передано заказчикам. Ныне эта картина, сильно уступающая в художественном отношении луврскому варианту, находится в Лондонской Национальной галлерее.
Не менее отчетливо элементы нового искусства выразились в произведении иного, более камерного характера — в «Мадонне Литта» (Ленинград, Эрмитаж). Эта небольшая картина создана, вероятно, в середине 1480-х гг. Общий замысел ее восходит, бесспорно, к самому мастеру, что подтверждается его собственноручным рисунком женской головы для головы мадонны, хранящимся в Лувре, и той особой красотой композиционного решения, которая в те годы была недоступна никому, кроме Леонардо. Однако живописное исполнение картины менее совершенно. Это связано, по-видимому, с тем, что л работе над ней принимал участие ученик Леонардо Амброджо де Предис.