Dans la composition du retable de grand format, Léonard a repris en grande partie les représentations conventionnelles du 15e siècle : l’archange Gabriel est agenouillé dans le jardin de la Vierge ( Jacques apocryphe 11, Luc 1 : 26 – 38 ), qui, assise au pupitre apprend qu’elle a été choisie pour mettre au monde le fils de Dieu.
La scène est flanquée à droite d’un édifice contemporain, un mur à mi-hauteur délimitant le centre est interrompu par un petit passage. Cette ouverture, qui sert de fond au geste de salut de Gabriel et au lys ( symbole de la pureté de Marie ) dans sa main gauche, permet de voir un sentier se perdant dans la profondeur du tableau. La silhouette d’une petite forêt et les montagnes à l’horizon se découpent nettement sur le ciel lumineux, formant ainsi l’arrière-plan du tableau.
La robe de l’ange, coupée par le bord gauche du tableau, suggère une continuité entre l’espace peint et l’espace réel.

Après avoir consacré de nombreux dessin préparatoires à l’étude de la position et de l’expression des personnages, et avoir analysé les moindres détails du paysage et des éléments de perspective, Léonard organise l’espace pictural. Il le subdivise en autant de parties égales, créant ainsi un schéma à l’intérieur duquel il dispose les différents éléments du tableau.
Cette scène est organisée de manière régulière, les zones vides créées par les paysages alternant avec les zones occupées par les personnages. Les mouvements ont le rythme d’une phrase musicale : au geste de l’ange qui lève le bras en signe de bénédiction, correspond celui de la Vierge qui, surprise, lève la main en reculant.
Léonard a organisé la scène à l’intérieur d’une structure de formes géométriques. Ce sont les éléments mêmes du tableau qui nous guident dans la lecture de ce schéma. Les cyprès, répartis à égale distance les uns des autres, divisent la surface en cinq rectangles égaux ; les personnages, inscrits dans des triangles, occupent respectivement le premier et les deux derniers rectangles, créant à leur tour une succession de cinq triangles.

L’Annonciation n’est pas unanimement attribuée à Léonard. Le seul fait sur lequel les chercheurs sont d’accord est que la composition du tableau rectangulaire, l’archange annonciateur Gabriel ainsi qu’une partie du paysage, sont de la main de Léonard. Il existe effectivement une étude préliminaire du bras droit de Gabriel par l’artiste.
Les montagnes bleuissantes dans la brume matinale du paysage de l’arrière-plan évoquent aussi la facture du jeune peintre florentin, qui reprendra souvent ce thème dans ses œuvres ultérieures. On remarque particulièrement ici la virtuosité dont fait preuve le peintre avec des éléments comme l’eau, l’air et la lumière qui forment à l’arrière-plan une atmosphère de plus en plus dense autour des contreforts escarpés des chaînes de collines et de cimes aux traits alpins.
Léonard décrira plus tard des phénomènes identiques à plusieurs endroits de son traité de la peinture, quand il mentionne le charme particulier de la montagne et de la mer réunis à l’horizon :  « De tels horizons apportent à la peinture une grande beauté dans l’aspect. il faut bien entendu mettre en place des deux côtés quelques montagnes qui se confondent les unes derrière les autres, avec des couleurs en dégradés, comme l’exige la disposition du dégradé des couleurs à de grandes distances ( fol. 283v ). »
Il semblerait que plusieurs parties du tableau ont été retouchées par quelqu’un d’autre, par exemple les ailes de l’archange.