Po roce 1200 se vrátil zpět do Pisy a své vědomosti začal sepisovat ve svých pracích. Bohužel v době hluboko před vynalezením knihtisku byl opis jedinou možností šíření knih, z toho důvodu se ne všechny jeho spisy dochovaly. Z šesti nejdůležitějších spisů se naštěstí pouze 2 nedochovaly: kniha "Di minor guisa" o komerční matematice a "Kniha X" o Euklidových "Elementech", kde Fibonacci formuluje své objevy týkající se iracionálních čísel, k nímž Euklides dospěl geometrickými metodami.
První a vůbec nejdůležitější prací Leonarda Pisana, která se dochovala, byla jeho kniha "Liber abbaci" (Kniha počtů nebo Kniha o abaku), vydaná už v roce 1202. V celé knize se zabývá aritmetikou a algebrou a shrnuje zde své poznatky, co nabyl na cestách. Přináší tak do Evropy Hindu-arabský poziční dekadický systém a používání arabských číslic - včetně nuly. Tím konečně otvírá nule cestu do Evropy.
Italští obchodníci si arabské číslice zamilovali, protože se díky nim mohli obejít bez početních destiček a tabulek. Místní vlády na území Itálie však nový početní systém zpočátku v oblibě rozhodně neměly. Florencie v roce 1299 používání arabských číslic dokonce přímo zakázala. Důvodem, respektive spíše záminkou, se stala údajná snadná zaměnitelnost nových číslic (na příklad z 0 se dala pouhým mávnutím pera udělat 6) a z toho vyplývající riziko podvodů. Výhody arabského číselného systému s nulou byly ale příliš velké a italští obchodníci se bez těchto číslic brzy nebyli ochotni obejít. Dokonce je začali používat také při posílání zašifrovaných zpráv. Z arabského výrazu pro číslici je odvozeno anglické slovo cipher, které kromě číslice znamená i tajný kód. Společný původ českých slov cifra a šifra je také zřejmý. Vlády italských měst se nakonec musely podvolit tlaku obchodníků. Arabský zápis číslic byl povolen a z Itálie se rozšířil i do zbytku Evropy. (Charles Seife)
V druhé části knihy "Liber abbaci" se Fibonacci zabývá obchodem a problémy spojenými s ním - ceny zboží, výpočet zisku při transakci, přepočet jednotlivých měn používaných kolem Středozemního moře. Původ těchto problémů lze hledat pravděpodobně v Číně.
Třetí část pojednává především o Fibonacciho číslech a Fibonacciho posloupnosti, dále pak obsahuje problémy, jejichž řešení vede např. k dokonalým číslům a k vlastnostem aritmetických a geometrických řad.
V poslední, čtvrté, části knihy představuje Fibonacci čísla jako odmocnina z deseti, k jejichž hodnotám dopívá aproximací pomocí geometrických konstrukcí.
V roce 1228 vydává "Liber abbaci" podruhé, již opatřenou úvodem, dle tehdejšího zvyku.
Další prací je "Practica geometriae" (Praxe geometrie), dokončená v roce 1220 a věnovaná Dominicu Hispanovi. Kniha, rozdělená do osmi kapitol, obsahuje sbírku geometrických problémů vycházejících z Euklidových děl "Elementy" a "O dělení". Nejen, že jsou zde přesné důkazy geometrických tvrzení, ale i praktické informace pro objevitele, včetně návodu, jak vypočítat výšku velkých objektů použitím podobných trojúhelníků. V poslední kapitole pak nalezneme výpočet délky stran pětiúhelníka a desetiúhelníka pomocí průměru opsané a vepsané kružnice nebo z velikosti povrchu.
V roce 1225 předložil Fibonaccimu, jako velkému matematikovi, Johannes z Palerma řadu problémů. Tři z těchto úloh Fibonacci vyřešil ve své práci "Flos" (Květ), kterou zaslal Friedrichovi II. V knize například dokazuje, že řešení kubické rovnice x3 + 2x2 + 10x = 20 není celé, ani racionální, ani druhá odmocnina racionálního čísla. (Tento problém se poprvé objevil v knize Omara Khayyama o algebře, kde byl řešen pomocí průsečíků kružnice a hyperboly). Fibonacci sice nebyl schopen řešit rovnici exaktně, ale nabízí aproximaci pro určení kořenu a předkládá (ovšem bez bližšího vysvětlení své metody) přibližné řešení ve tvaru 1 + 22/60 + 7/602 + 42/603 + 33/604 + 4/605 + 40/606. Hodnota tohoto čísla je 1,3688081075, která je správná na devět desetinných míst!
Dalším dílem je "Liber quadratorum" (Kniha čtverců) taktéž z roku 1225. Je v podstatě o teorii čísel a zabývá se především problémem druhých mocnin. Fibonacci ukazuje, že druhé mocniny lze sestavovat jako součet lichých čísel, řeší problém nalezení pythagorejských trojic a popisuje induktivní konstrukci výrazu (n+1)2 = n2 + (2n+1).
Řeší řadu zajímavých výsledků teorie čísel. Mimo jiné dokazuje, že neexistují žádná taková x, y, aby x2 + y2 a x2 - y2 byly současně druhé mocniny, nebo, že x4 - y4 nemůže být druhou mocninou.
