이야기는 다빈치가 후원자인 스포르차의 명령으로 그의 애인인 갈레리아의 초상화를 그리는 장면으로 시작한다. 좀처럼 가만히 있지 않는 그녀의 고양이와 함께. 같은 시각, 26세기를 살고 있는 마리오는 이탈리아 르네상스 시대로 시간여행을 하던 중 다른 별에서 온 애완동물을 잃어버린다. 여행중 물건을 두고 온다든지, 과거의 현상을 바꿔놓는 것은 법으로 금지되어 있기 때문에 마리오는 멜로디를 찾아 몰래 타임머신을 타고 다빈치의 집을 다시 찾는다. 이때부터 미래 소년과 레오나르도 다빈치의 믿기지 않는 비밀 이야기가 펼쳐진다.
역사 공부에 열심이던 마리오는 다빈치의 집에 3주간 머물면서 그의 미래에 대해 최소한의 것을 암시해주고 다빈치는 마리오에게 르네상스 시대 밀라노를 구경시켜주기도 하고, 자신이 그림을 그릴 때 주력하는 점, 화법, 수많은 스케치와 실험들을 설명하고 이야기한다. 시간이 흐르면서 두 사람 사이에는 깊은 우정이 싹트고, 다빈치는 멜로디를 자기의 그림에 그려넣기로 마음먹는다. 단, 다른 사람의 의심을 사지 않기 위해 사람들이 알고 있는 동물로서 멜로디와 가장 닮은 것을 택하여 아는 사람만이 멜로디의 본래 모습을 알아챌 수 있도록 한다. 그리고 완성된 그림은 다름 아닌 <담비를 안고 있는 여인>.
다빈치의 시선으로 그의 작품을 본다면 그림 속에 숨겨진 또 다른 비밀을 찾아낼 수 있지 않을까?