诗人卡梅利曾如是写道：“列奥纳多，你为何如此烦恼？”这种情绪在列奥纳多画艺精湛、人物表情痛苦的《圣哲罗姆》中有所体现。作品的创作始于1480年，现藏于梵蒂冈，尚未完成。它与《博士来拜》一样都只是处在单色底层色的阶段，《博士来拜》是1481年初受人之托开始创作，但第二年列奥纳多没有完成就前往米兰。1482年的目录中曾提及“许多圣哲罗姆的画像”，这些都是为《圣哲罗姆》作的预备性习作，但已经失传。惟一与此画有关的素描是画于70年代末的一张“圣母子像”底部的一对狮子头。
身处荒野的圣哲罗姆是画家喜欢创作的题材。马萨乔、皮耶罗·德拉·弗兰切斯卡、曼特尼亚、贝利尼和洛伦佐·洛托都刻画过他的形象。吉兰达约为佛罗伦萨的“万圣节教堂”制作的一幅小型壁画几乎与列奥纳多创作这幅画的时间一致，该壁画现在还在原处。圣哲罗姆（又称古罗拉莫或希罗尼穆斯）是4世纪希腊学者，是早期教父中最为博学和雄辩的一位，他因将《圣经》翻译成拉丁文而闻名遐迩。他是宗教与人文主义完美结合的象征，他曾在叙利亚的沙漠里隐居过一段时间，这段戏剧性经历倍受画家的钟爱。据记载，他从374年至378年大约共在沙漠中呆了5年的时间。罗姆当时只有三十几岁，但画家却几乎毫不例外地将他画成老者。列奥纳多也不例外，他画的也是老年的罗姆，但不同之处在于他的罗姆没蓄胡须。他的面容令人想起斯多葛学派哲学家、剧作家塞内加著名的古典式半身像，这更加突出了他不仅是基督教名人，还是个古典主义学者的特点。
画中的罗姆身体消瘦，用石头猛击自己的身体，一脸忏悔的表情。他颈项和肩膀上每一根绷紧的肌腱都清晰可见，从某种意义上说，这是列奥纳多第一幅人体解剖方面的作品。列奥纳多也将罗姆形象中其他常出现的特征草草地画了出来：红衣主教的帽子，即紧挨着他的衣服的红色一团；十字架，出现在画右角草草画成的素描上；头骨，出现在画的左下角，狮子尾巴圈成的弧线内，当然也少不了狮子。这幅画的一个动态之处是画中人和动物的视线：狮子眼睛望着圣人，圣人则望着被钉在十字架上的基督的身体。
没有留下早先关于这幅画的文字资料，但画的右上角探出一块岩石，上面有一个奇怪的小窗户，从中我们能看到一座教堂的缩略图。这里显然是暗指罗姆的教会教父的身份，此外它还有更为明确的含义。这座教堂古典风格的正面再加上两个弯曲的楣梁，佛罗伦萨的观众一眼就能认出是新圣母玛利亚教堂，该教堂由列奥·巴蒂斯塔·阿尔贝蒂设计，建于1472年。教堂是为纪念卢切拉伊家族而建，“卢切拉伊”的名字刻在教堂的正面，教堂与众不同的曲线是模仿了该家族的标志——船帆（“船帆”象征好运）。画中的教堂可能暗指列奥纳多这幅《圣哲罗姆》的赞助者，这个赞助者不是阿尔贝蒂的伟大赞助人乔瓦尼·卢切拉伊，他那时已经过世，而是他儿子贝尔纳多。我们在前面几章曾看到贝尔纳多的身影：他是费奇诺的热心追随者，也可能是古怪的托马索·马西尼（又名索罗阿斯特罗）的保护人，或所谓的“父亲”。贝尔纳多·卢切拉伊乐善好施，富有学者气质，对古代文物有很深的造诣，从他知识渊博的小册子《罗马城》中可见一斑，他似乎很可能是这幅画的委托人。
与其他作品一样，罗姆身边有一头狮子。这是文艺复兴时期的人长期混淆不清的地方。将狮子脚掌上的刺拔出而与狮子成为朋友的圣人是圣耶拉西莫，而不是圣古罗拉莫，但狮子已经成为圣古罗拉莫形象中不可分割的一部分。
列奥纳多画的狮子十分精彩。寥寥几笔就将狮子的光滑曲线描画得栩栩如生，这肯定以现实生活中的狮子为原型临摹而成。佛罗伦萨有一个著名的狮子笼，设在执政团后面一个地方。每逢重大场面，狮子会被牵出狮笼，带到西纳里亚广场，参加“猎狮”活动。年轻时的卢卡·兰杜奇曾亲眼目睹过这一活动，活动是为50年代初米兰公爵的到访举行的。他说，狮子“扑向一匹受到惊吓的马，这马将狮子从莫堪齐亚一路拖到广场中央”。兰杜奇还将他1487年去狮笼参观的经过记录了下来，“狮子很听驯狮员的话，他可以走进笼子与狮子有身体上的接触，其中有一头狮子尤其温驯。”
列奥纳多无疑也见过这些狮子，在藏于温莎皇家图书馆中的一张解剖手稿中他回忆道：“我曾在佛罗伦萨亲眼见过狮子舔食一只羔羊的过程，那里养着25或30头狮子。狮子在舔了几口之后将羔羊身上大部分毛都舔掉，然后慢慢吃掉。”这段话写于16世纪初期，但可能记录了更早的经历。有趣的是，这段经历与列奥纳多的“动物寓言”中更为文雅的一段相互矛盾，那段寓言是这么写的：“当人们把羔羊作为食物投向笼里的狮子的时候，狮子对羔羊表现得十分顺从，仿佛羔羊就是它们的母亲，因此人们常会看到狮子不愿杀死羔羊的情景。”[195]羔羊与狮子同居一笼的场景具有一定的象征意义，充满了感情色彩。与之形成对比的是，对狮子的真实回忆要更为准确，精炼写实，毫无畏惧之感。我们能感到他确实去过那里，表情严肃、聚精会神地观看野兽的破坏的威力。
在《圣哲罗姆》中，如果变换一下视角的话，前景中那头狮子就变成圣人苦行的观众。狮子双眼望着他，既像是在咆哮，又像是因惊愕而张大了嘴。这张嘴赋予画面以戏剧性的瞬间，这也是列奥纳多想要获得的效果。leone（狮子）与Leonardo（列奥纳多）互为双关，从某种意义上说，作者这里是想用狮子代表他自己。这种语言上的联系曾出现在列奥纳多作的一个画谜里，该画谜作于15世纪70年代末，是为了取悦米兰宫廷而画的。画谜上是只被火焰吞噬的狮子，狮子旁边是一张桌子。画的标题是“leonardesco”，即leone（狮子）＋ardere（燃烧）＋desco（桌子）。“leonardesco”自然也是“列奥纳多”这个名字的形容词形式，画谜也因此指代自画像或个人标志。列奥·巴蒂斯塔·阿尔贝蒂也曾在《寓言集》中使用过类似的双关语——leon与leone双关，他将自己比作一只“渴望光荣”的狮子。列奥纳多应该也读过这部作品。