Das Leonardian Museum of Vinci wurde am 15. April 1953 dank der großzügigen Spende der International Business Machines Corporation (IBM) gegründet, die dem Museum damals eine Reihe von Rekonstruktionen auf der Grundlage von Zeichnungen von Leonardo selbst schenkte.

Zu Beginn belegte das Museum nur vier Räume des Schlosses, zog dann 1983 in seine heutigen Räumlichkeiten um und nahm 1986 endgültig den Namen Leonardiano an (es hieß früher Museo della Macchine oder Museo Vinciano).

Im Laufe der Jahre wurde das Museum Leonardiano da Vinci mit Maschinen und Mechanismen bereichert, die von dem toskanischen Genie geschaffen wurden, und wurde zu einem Bezugspunkt für alle Liebhaber der Kunst und der Inspiration des Meisters in Ingenieurwesen und Technologie.

2004 erlebte das Museum mit der Vereinigung des Castello dei Conti Guidi und der Palazzina Uzielli eine Erweiterung seiner Räumlichkeiten. Der neue Zugang vom Schloss Guidi aus wurde dank der Intervention und des Projekts des Künstlers Mimmo Paladino weiter bereichert, der eine beispiellose und autonome Szenografie im Einklang mit der Figur von Leonardo geschaffen hat.

Eine letzte und bedeutende Intervention wurde zwischen 2008 und 2010 durchgeführt und ermöglichte die Beseitigung architektonischer Barrieren und eine Erneuerung der Ausstellungsräume, in denen die Sammlung mit Flugstudien, Bewegungen im Wasser, optischen Experimenten und Textilmaschinen aufgestellt ist.