モナ・リザ
描かれている女性の特定にもさまざまな説があり、「リザ」のモデルではないかといわれた女性は10名以上の名前が挙げられている。ミラノ公妃イザベラ・ダラゴナ、ミラノ公の愛妾チェチーリア・ガッレラーニ、フランカヴィラ公爵夫人コンスタンツァ・ダヴァロス ()、マントヴァ侯妃イザベラ・デステ、パシフィカ・ブランディーノ、イザベラ・グアランダ、カテリーナ・スフォルツァ、
レオナルドの母カテリーナ、
さらにはレオナルド自身だという説もある。
オーストラリア人芸術家スーザン・ドロテア・ホワイト () は『微笑みの解剖学、モナ・リザの頭骨 ("Anatomy of a Smile: Mona's Bones" )』（2002年）と『モナ・リザの噛み合わせ ("Mona Masticating" )』（2006年）で、『モナ・リザ』に描かれている女性の頭蓋の形状が、解剖学的に男性のものと酷似していると指摘した。ベル研究所のリリアン・シュワルツ () は、『モナ・リザ』は実質的にはレオナルドの自画像ではないかと主張している。『モナ・リザ』をデジタル解析した結果、『モナ・リザ』の女性の表情と自画像のドローイングの表情とが一致することが分かったとした。しかしながら、シュワルツが比較対象としたドローイングは、レオナルドの自画像ではないという説もある。レオナルドの伝記を書いた作家セルジュ・ブラムリー () は1994年に「（『モナ・リザ』の）モデルといわれる人物は、妥当か否かはともかくおよそ12名程度は存在する。なかには、モデルなどは存在せず、レオナルドが理想の女性を描いたと主張する者もいる」としている。
モナ・リザ
2004年にカナダ国立研究機構 () が『モナ・リザ』の赤外線三次元分析を実施したが、画肌に塗布されたワニスの経年変化のために詳細部分の解析は困難を極めた。この赤外線分析で得られたデータから、フランス美術館研究修復センターのブルーノ・モッタンは、『モナ・リザ』の女性が身につけている半透明の紗のヴェールが、グアルネッロと呼ばれる、妊娠中あるいは出産直後の女性が使用していたものだと結論付けた。よく似たグアルネッロが、ボッティチェッリの1470年ごろの作品『エスメラルダ・ブランディーニの肖像』() にも描かれている。現在ロンドンのヴィクトリア&アルバート博物館が所蔵するこの作品は妊婦を描いた肖像画である。さらに、赤外線分析によって、『モナ・リザ』に描かれている女性の髪が無造作に下ろされているのではなく、後頭部でボンネットないし髪留めピンのようなものでシニョン () にまとめられていることも判明している。16世紀では、無造作に下ろした髪は未婚の少女か娼婦の髪型だとされていた。この発見により、『モナ・リザ』のモデルとされるリザ・デル・ジョコンダが既婚女性なのに、下ろした髪型で描かれているという矛盾点が解決された。