Papa Leone X è seduto in una posa di tre quarti e guarda alla nostra sinistra. È affiancato da due parenti, il cardinale Giulio de' Medici (alla nostra sinistra) e il cardinale Luigi de' Rossi (alla nostra destra). Leone X regge una lente d'ingrandimento accanto a una bibbia miniata e una campanella, entrambe posate su un tavolo. Il pomo in cima alla sedia del papa evoca le sfere dello stemma della famiglia de’ Medici.
Andrea del Sarto copiò questo dipinto dall'originale di Raffaello (1518-19) su commissione di Ottaviano de' Medici. Su richiesta del papa Clemente VII (il cardinale Giulio de' Medici nel dipinto), Ottaviano fu incaricato di inviare il ritratto al duca Federico Gonzaga a Mantova. Non volendo partire con l'originale di Raffaello, Ottaviano inviò, invece, la copia di Andrea del Sarto, senza essere scoperto. I dettagli di questa vicenda sono riportati nelle note Vite degli Artisti di Giorgio Vasari (pubblicato nel 1550, 1568).