Jego ciało jest wiotkie, maleńka noga wyraża bezradność. Czoło ma wypukłe, jego włosy mają kolor rudawozłoty.
Skalisty, kamienisty grunt urywa się na pierwszym planie. Skały są poszarpane. Pomiędzy nimi prześwituje woda. W tle znajduje się pejzaż górski. Jest on spowity mgłą i światłem. Malując Madonnę w grocie Leonardo wykorzystał swoją wiedzę na temat geologii i botaniki. Namalowane skały to w większości zwietrzałe piaskowce. W prawym górnym rogu znajdują się diabazy. Rośliny rosną wyłącznie tam, gdzie mogłyby wyrosnąć w naturze. Wszystkie namalowane rośliny mogłyby w rzeczywistości wyrosnąć na wilgotnych skalnych grotach o tej samej porze roku. Mieszcząca się pod uniesioną ręką Jezusa biała róża (symbol czystości) nie może wyrosnąć w skalnych grotach. Leonardo zastąpił ją pierwiosnkiem bezłodygowym (Primula vulgaris). Nad lewą dłonią Maryi znajduje się przytulia właściwa (Galium verum), kojarzona ze stajenką betlejemską i żłobem. Leonardo nie zawsze wiernie odwzorował naturę. Znajdujący się w lewym dolnym rogu kosaciec żółty (Iris pseudacorus) ma lekko skręcone wzdłuż własnej osi liście, podczas gdy w rzeczywistości są one proste. Przy św. Janie rośnie akant (Acanthus mollis), symbol zmartwychwstania.