A vizsgálatsorozatot a kanadaiak 2004-ben kezdték meg a francia múzeumi hatóságok felkérésére. Az első lépés a lézeres letapogatás volt, ami 16 órán át zajlott, majd egyévnyi elemzéssel folytatódott a munka. A kutatás újabb adalékokkal szolgált a mű keletkezési körülményeiről, a modellről és a festési technikáról. Mindezek mellett a Louvre büszkesége még mindig tartogat rejtélyeket.
A lézeres letapogatás, ami gyakorlatilag ugyanazt a 3D-s kameratechnikát alkalmazza, mint amivel a Gyűrűk Ura trilógia animációi készültek, illetve a NASA űrsiklók hőcsempéit vizsgálják, az eddig elvégzett legmélyrehatóbb fizikai vizsgálata a festménynek. Felfedték a festékrétegek vastagságát, vagy inkább vékonyságát, mivel számtalan hajszálvékony rétegből áll össze a mű, melyen gyakorlatilag nincs jele ecsetvonásnak. Hogy hogyan csinálta Leonardo, az továbbra is az ő titka marad, dicsérve ezzel a reneszánsz ember zsenialitását.
A Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács (NRC) vizsgálata azonban sok minden mást elárult, mindenek előtt Leonardo első koncepcióját a Mona Lisáról. A lézeres technika szerint a festmény eredetileg a hölgy haját kontyba tűzve ábrázolta, ami pontot tett egy vitatéma végére. Sokan sokat töprengtek ugyanis, miért viselte leengedve a haját egy társadalmilag jelentős pozíciót betöltő asszony, amikor ez a 16. században csak a lányok vagy a kétes erkölcsű nők ismertető jegye volt.
Az is kiderült, hogy a képen szereplő Lisa Gherardini terhes volt, vagy nem rég adott életet egy gyermeknek. Erre a ruháján viselt rendkívül finom gézből következtettek, ez ugyanis az akkori kismamák tipikus ruházati kiegészítőjeként szolgált. Ez a részlet azonban idővel eltűnt a képről, szabad szemmel már nem látható, feltehetőleg Leonardo az idő múlásával nem tartotta odaillőnek. Da Vinci 1503-ban kezdte el festeni a Mona Lisát. Hogy pontosan mennyi ideig készült azt nem tudni, ami biztos, hogy csak 1517-ben jelent meg Párizsban. A felfedezés mindenesetre alátámasztja a művészettörténészek korábbi feltételezését, mely szerint Gherardini terhes volt a mű keletkezésének időszakában.
Egy tehetős kereskedő felesége
Az igazi Mona Lisának, a tehetős kereskedő, Francesco del Giocondo feleségének három gyermeke volt. A megbízás időtartama alatt 1503 és 1506 között a másodiknak adott életet, Leonardo azonban megtartotta magának a festményt, melyen haláláig dolgozott, ez idő alatt változtatva meg több jegyet is a képen, mint a hajat és a ruházatot.
Mint fentebb is említettük nem találtak ecsetvonásokat, ami arra utalna, hogy Leonardo – ahogy több másik festményét – ezt is az ujjával festhette, azonban ujjnyomok sincsenek a képen, ez a kérdés tehát megválaszolatlan maradt. Ami tény, a kép rendkívül vékony festékrétegeket kapott, és a kor technikáival mérve hihetetlenül sík, miközben a részletek, mint például a hajtincsek élesen kiemelkednek környezetükből.
A letapogatás azt is kimutatta, hogy alig látszanak az öregedés jelei a festményen, ami egy 500 éves alkotástól igen szép teljesítmény. A kép tetején található 12 centis repedés, ami a kurátorok legnagyobb aggodalma volt, stabilnak tűnik, így ha a kép marad a jelenlegi különleges kamrájában, akkor még nagyon sokáig élvezheti az utókor.