Il plastico è stato ricavato da una serie di disegni vinciani raccolti nel Manoscritto B dell'Institut de France. E' costituito da una serie di modelli di edifici assemblati con lo scopo di riassumere il pensiero di Leonardo in campo urbanistico, creando una sorta di città ideale in verità mai progettata.
Nel plastico sono rappresentati diversi elementi: palazzi porticati, tracciati viari su due livelli e gallerie, canali. Le rampe di scale, visibilmente fuori scala, non sono pertinenti agli studi sulla città ideale.

Il dibattito sulla città ideale ha grande sviluppo nella trattatistica del XV secolo. Numerosi architetti come Leon Battista Alberti, Francesco Di Giorgio Martini e Antonio Averulino, detto Filarete discutono nei loro trattati dell'architettura circa la possibilità di dare vita a una città perfetta, organizzata secondo canoni di perfezione estetica e formale, dalla pianta regolare e dallo sviluppo armonioso.
Nel suo Trattato dell'Architettura redatto tra il 1460 e il 1464, Filarete dedica la città ideale di Sforzinda a Francesco Sforza. La nuova città del Duca si sviluppa su pianta di stella a otto punte e vie radiali che convergono nei due punti focali, il Duomo e il Castello, rispettivamente il centro religioso e civile.
Per problemi di costi e difficoltà di realizzazione, i progetti di città ideale del Rinascimento spesso non vengono realizzati. Così accade anche per la Sforzinda di Filarete, con l'eccezione del grandioso edificio dell'Ospedale Maggiore, o Spedale dei Poveri, costruito secondo le sue indicazioni. L'importanza dell'opera del Filarete sta però nell'impostazione teorica del problema, in cui il dibattito umanistico e intellettuale sulla città ideale viene sviluppato attraverso le parole e il disegno.
Anche Leonardo è affascinato dall'idea di pianificare una città come un organismo formalmente compiuto, plasmato non tanto su criteri celebrativi o di eleganza e perfezione, quanto su una concreta funzionalità, ispirandosi, oltre che a Filarete, a Vitruvio (il cui Trattato conosce da fonti di seconda mano) e Leon Battista Alberti. Nel 1487 infatti Leonardo può essere entrato in possesso della traduzione italiana del De Re Aedificatoria, il trattato sull'architettura di Alberti, portato a Milano da Luca Fancelli, giunto da Mantova per una consulenza sulla costruzione del Tiburio del Duomo.
In seguito a un'epidemia di peste che colpisce Milano nel 1484-85, a Leonardo risultano sempre più evidenti i limiti e i problemi della città, ancora medioevale nell'impianto urbanistico, con vie strette e tortuose, scarichi fognari a cielo aperto, alta densità abitativa, condizioni igieniche precarie. Per questo dedica molti disegni allo studio di soluzioni architettoniche e urbanistiche da applicare a una nuova città per il Duca, forse ipotizzando un nuovo ruolo chiave di Vigevano.
I criteri seguiti da Leonardo nei suoi disegni, eseguiti tra il 1487 e il 1490 e contenuti in un gruppo ravvicinato di fogli del Manoscritto B, sono quelli della funzionalità e della praticità. Leonardo studia la posizione ottimale per la città, il suo reticolo viario, la forma dei palazzi, i sistemi di fognature e molti altri dettagli. Tutti questi disegni sono stati utilizzati per costruire, nel 1956, il celebre plastico urbanistico della città ideale, che li interpreta dandone una possibile forma, in una sorta di repertorio degli studi più interessanti.
Il primo problema che Leonardo affronta è la posizione ottimale che una città dovrebbe sempre avere, posta vicino a un grande corso d'acqua con portata costante come il Ticino.
Nel foglio 38 r. disegna il reticolo ortogonale di una città collegata al fiume da un canale maggiore, "a ciò si possi a un bisogno mandare tutto il fiume per questo, cioè quando è troppo grosso, e serrare l'altre entrate, e questo non riesca in nessuno altro canale." La città è sopraelevata rispetto al canale e unita ad esso mediante una conca in modo da evitare le violente piene del fiume. Nello stesso foglio propone anche una forma a fuso per la rete di canali, che però non approfondisce in proposte più dettagliate.
Lo stesso problema del collegamento a un fiume e la regolazione della portata delle acque è sviluppato nel foglio 37v., dove Leonardo disegna canali che scorrono tra palazzi porticati, anche attraversandoli (allo stesso problema è dedicato anche un disegno, senza didascalia, sul recto del foglio). Per questo sono necessarie ampie e luminose cantine affinché le barche possano scaricare con facilità le merci. È però importante regolare il livello dei canali perché le cantine non siano allagate, "bisogna acciò che la ‘nondazione de' fiumi non mandassi acqua alle canove, è necessario eleggere un sito accomodato, come porsi visino ad un fiume il quale ti dia i canali che non si possino né per inondazione o secchezza delle acque, dare mutazione alle altezze d'esse acque.". Poi prosegue indicando quali fiumi scegliere e disegnando una conca, da porsi all'interno delle mura, per regolare livello e portata dei canali: "El modo è qui di sotto figurato; e facci elezione di be' fiumi che non intorbidino per piogge, come Tesino, Adda e molti altri. Il modo che l'acque sempre sieno a un'altezza, sarà una conca, com'è qui di sotto, la quale fia all'entrare della terra e meglio sare' alquanto dentro, a ciò ch'e nimici non la disfacessimo. Quando serri la porta M, l'acqua empie la conca e le navi basse s'alzano e tornano allo universal piano della città".
All'interno della città nel Quattrocento i corsi d'acqua sono dunque importanti tanto quanto le strade. I numerosi canali disegnati da Leonardo rappresentano un sistema circolatorio indipendente dalla rete stradale e riflettono la stessa situazione della Milano dell'epoca, in cui la fitta rete dei Navigli assicurava efficienza e capillarità dei trasporti.
All'interno della città murata e dalla forma quadrangolare, le strade sono disposte secondo un disegno a reticolo ortogonale e sono articolate su due livelli distinti l'uno dall'altro, ben evidenziati in una veduta del foglio 15v.
Alla salubrità e al ricambio dell'aria concorrono i palazzi porticati e la larghezza delle strade, che si contrappongono alla reale situazione della Milano dell'epoca. "Tanto sia larga la strada, quanto è la universale altezza delle case" (foglio 36 r.). A causa della pestilenza che colpisce Milano nel 1484-85, Leonardo dà infatti grande importanza a pulizia e igiene.
A tale proposito scrive anche:"Vuolsi torre fiume che corra, a ciò che non corrompessi l'aria alla città, e ancora sarà comodità di lavare spesso la città, quando si leverà il sostegno sotto a detta città, e con rastrelli e recisi rimoverà il fango in quelle moltiplicato, che si mischierà coll'acqua facendo quella torbida. E questo si vorrebbe fare ogni anno una volta". Leonardo è consapevole del ruolo che Milano aveva l'asciutta dei navigli, il periodo in cui i canali venivano svuotati per pulizia e manutenzione. L'importanza della pulizia e dell'igiene è sempre presente in Leonardo, che immagina "a lumaca", cioè tonde, le scale che devono collegare i due piani della città (foglio 15v.), "perché ne' canton delle quadre si piscia" , riferendosi alla cattiva abitudine di orinare negli angoli tra i muri. Continua poi scrivendo: "Sia fatta detta terra o presso a' mare o altro fiume grosso, a ciò che le brutture della città, menate dall'acqua, sieno portate via". La vicinanza a un corso d'acqua è quindi utile non solo per i trasporti ma per un pratico collegamento al sistema fognario.
La città di Leonardo è rigorosamente organizzata su due livelli, secondo un criterio di separazione fra attività produttiva e occupazioni gentilizie, che si riflette nella stessa strutturazione di un palazzo signorile che disegna nel foglio 16 r. Leonardo indica che le strade alte siano 6 braccia sopra quelle basse (3,6 metri) e larghe ben 20 braccia (12 metri). Inoltre le strade devono essere inclinate verso il centro per far scolare l'acqua piovana. Aggiunge poi una nota interessante sulla diversa funzione dei due piani stradali, per cui
"Per le strade alte non de' andare carri né altri simile cose, anzi sia solamente per li gentili uomini; per le basse deono andare i carri e altre some a l'uso e comodità del popolo.L'una casa de' volgere le schiene all'altra, lasciando la strada bassa in mezzo, e da li usci N si mettino le vettovaglie, come legne, vino e simile cose. Per le vie sotterranee si de' votare destri (i bagni), stalle e simili cose fetide". Il livello più alto è riservato al passeggio dei nobili, mentre il più basso per il popolo e il trasporto delle merci, direttamente collegate ai canali. Per questo il palazzo signorile possiede entrate separate. Un accesso superiore per la famiglia del proprietario e un accesso inferiore preceduto da un'ampia piazza per i locali di servizio come le cucine, le dispense e i magazzini.
La profonda connessione tra funzionalità, pulizia ed eleganza è evidente in un altro dettaglio del plastico, rappresentante una stalla modello, tratto dal foglio 39 r. in cui Leonardo studia probabilmente un progetto di rinnovamento per le stalle del Castello di Vigevano e che rappresenta l'elaborazione finale di un'idea già abbozzata in una pagina del Codice Trivulziano.
Divisa in tre navate larghe ognuna 6 braccia (3,6 metri) la stalla presenta pavimenti inclinati verso il centro, in modo da far scorrere senza problemi l'acqua e i liquami scaricandoli in un due pozzi nterrati e garantire così una perfetta pulizia. I cavalli infatti erano posti con il tergo verso il centro. Nel foglio precedente (38v.) descrive il dettaglio di questo sistema igienico perché "quando i cavalli voliano pisciare, si tirano in dirieto, e cade il piscio dove stanno i piè dirieto, e alzando poi i chiusini 7 e 9, si può tirare il letame e gittare per dette buche … e di dette cave si conduce il letame in loco che non dà fastidio".
La linee del foraggio e dell'abbeveratoio erano poste verso le pareti. L'acqua proveniva da canali, mentre il foraggio veniva scaricato direttamente dal fienile al piano superiore attraverso uno scivolo ricavato all'interno dei muri, che Leonardo prescrive "a ciò che'l fieno non si fermi per la via, sieno bene intonicati e politi"..
Con questi accorgimenti era possibile ottenere una "polita stalla" in cui aerazione e igiene erano garantiti con i criteri più moderni. Leonardo mostra quindi interesse a considerare le operazioni di stallaggio nella sua completezza, dall'immagazzinamento del foraggio allo smaltimento dei liquami ed è consapevole dell'originalità dell'idea di "volere ottenere quello ch'io prometto cioè di fare detto sito, contro allo universale uso, pulito e netto".
Nel plastico sono presenti anche due sistemi di scale che non riguardano gli studi per la città ideale. In entrambi i casi Leonardo disegna rampe multiple che possono essere utilizzate contemporaneamente senza che le persone si incontrassero. Pensate soprattutto a scopo militare per la difesa dei castelli e delle fortificazioni, potevano permettere manovre veloci dei soldati (i provvisionati) e una via preferenziale e riservata per il castellano, come indicato da Leonardo stesso nella nota.
Nel foglio 47r. Leonardo disegna, in veduta assonometria e in piante, una scala quintupla, scrivendo: "Qui è 5 scale con 5 entrate e l'una non vede l'altra. Ed è bona per provvisionati che non si possano misticare insieme, e tutti separati sieno alle difesa della torre. E po essere tonda e quadra". Leonardo usa la tecnica della trasparenza per simulare l'inserimento della scala in un edificio, aumentando l'efficacia rappresentativa del disegno. Nel foglio 68v. riprende lo stesso principio in una scala doppia dalle rampe incrociate, scrivendo nella didascalia "Scale doppie: una per lo castellano, l'altra per i provvisionati".

Leonardo da Vinci, I Manoscritti dell'Institut de France. Il Manoscritto B, a cura di Marinoni A., Firenze, Giunti Barbera, 1990

Sutera S., Leonardo : le fantastiche macchine di Leonardo da Vinci al Museo Nazionale della Scienza e della Tecnologia di Milano : disegni e modelli, Milano, Skira, 2001

Gallerie Leonardo, Le Gallerie di Leonardo da Vinci nel Museo Nazionale della Scienza e della Tecnica, Milano, Museo Nazionale della Scienza e della Tecnica, 1963