Мультфильм «Леонардо: Миссия Мона Лиза» рассказывает историю Леонардо, который живёт спокойной и мирной жизнью, посвятив себя своим изобретениям. Его друг Лоренцо во всём помогает главному герою и поддерживает во всех начинаниях, а вот прекрасная Джоконда насмехается над странными идеями Леонардо.

Однажды в их город забредает рассказчик, который упоминает о потерянном сокровище, которое ещё никому не удавалось найти.

Герои решают, что возможно им повезёт и отправляются в удивительное путешествие.