Il tema della Madonna col Bambino e Sant'Anna era un tema popolare nella Firenze del XV secolo. Si ritiene che il cartone sia stato un'opera preparatoria per un dipinto a causa delle sue dimensioni, è disegnato su otto fogli di carta ed è alto oltre 140 cm (55 pollici). Ma il disegno non è stato bucato per il trasferimento su tela e nessun dipinto di Leonardo da Vinci corrisponde alla composizione. Il dipinto di Da Vinci La Vergine col Bambino e Sant'Anna, appeso al Louvre, omette San Giovanni e ha una composizione più rigida e meno naturalistica.
Disegnato a carboncino e gesso su carta colorata, il cartone animato è un buon esempio della complessa composizione e del realismo di da Vinci. L'occhio segue lo sguardo di sant'Anna verso sua figlia Maria che a sua volta guarda adorante il Cristo bambino. I bambini sono curiosi, Gesù si divincola dalla madre e alza la mano come per benedire il cugino trafitto.
L'espressione innocente di Cristo rispecchia quella di sua madre, mentre quella di Giovanni ricorda lo sguardo più consapevole di sua nonna. La mano di sant'Anna punta in alto, verso il cielo, tra i volti dei due ragazzi. Tuttavia il simbolismo religioso non si intromette nell'intimità di questo affascinante ritratto di famiglia. Mentre Anna e Maria sembrano condividere un momento privato, così fanno Giovanni e Gesù.
La luce si posa su Maria e Gesù, facendo capire che sono loro il fulcro. Anne e John sono più in ombra. Ancora una volta questo richiama l'attenzione sul legame tra Maria e Gesù, e la loro innocenza rispetto alla relativa mondanità di Anna e Giovanni. La struttura è una piramide sciolta. C'è una forte linea diagonale dai volti delle donne ai ragazzi, e un'altra creata dalle ginocchia delle donne e dalla spalla di San Giovanni.
il Cartone di Sant'Anna, noto anche come Burlington House Cartoon dalla sede londinese della Royal Academy of Arts, è ora appeso alla National Gallery di Londra. Nel 1962 fu messo in vendita ma era considerato così importante che il National Arts Collections Fund, insieme alle donazioni del pubblico, raccolse denaro sufficiente per mantenerlo nel Regno Unito. Nel 1987 è stato vandalizzato con un fucile provocando ingenti danni, che da allora sono stati riparati.
Sebbene incompiuto, l'opera è ampiamente considerata un capolavoro. I volti e i torsi sono splendidamente resi così come le pieghe dei vestiti. Le pose e le espressioni naturali e significative del gruppo non hanno eguali anche nei dipinti finiti di da Vinci.
