Galile’nin öldüğü yıl, küçük bir çiftlik evinde "prematüre" doğmuştur. Hasta ve zayıf bünyeli, içine kapanık ve kavgacı bir kişilik O’nu çoğunlukla toplumdan uzak yaşamaya itmiştir. Batıl inançlara karşı bağışıklığı olmadığından döneminin mistik düşüncelerinden etkilenmiştir. Buluşlarını açıklamamaya dikkat eder, rakipleriyle kıyasıya mücadele ederdi. Cambridge Üniversitesi’nde öğrenci iken 1666 yılındasalgın hastalık yüzünden okulu kapatıldı, iki yıllığına evine döndü. Bu süre içerisinde evrensel çekim yasasını biçimlendirme imkanı buldu. İçine kapanık ve gösterişten hoşlanmayan kişiliği nedeniyle bu buluşlarını yayınlamayı arzulamıyordu, ancak 20 yıl sonra Halley’in baskısı ile Principia bilim dünyasına çıkacaktır. Daha önceki dağınık ve kopuk haldeki çalışmalar Newton’un katkısıyla kuramsal bir sisteme oturmuştur. Fizik (evrensel çekim yasası ve optik), matematik (diferensiyel denklemler ve integral hesapları) ve astronomi (gökmekaniği) alanlarında çalışmştır. 26 yaşında matematik profesörü olmuştur.
Çalışmalarının hareket ile ilgili bölümünü kısaca Principia olarak bilinen "Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri" (Philosphiae Naturalis Principia Mathematica) eserinde yayınladı. Evrensel çekim kanununu anlatan bu kitabını E. Halley’in ısrarı ile 1687 yılında bastırdı. Ancak bunu, matematik kafası basit kişilerin saldırılarından korunmak için Latince yazmış (ölümünden sonra 1729 da İngilizce çevirisi yapılmıştır) ve anlatımında anlaşılmasını güçleştirmek için klasik geometri yöntemini kullanmıştır.
Galile eylemsizlik ilkesi ile Aristo görüşlerini kökten değiştirerek cisimlerin hareketini açıklamıştı. Ancak gökmekaniğini ilgilendiren bölüm hala tam açıklanamamıştı. Eylemsizlik kuralı gök cisimleri için de geçerli olmalıydı, ancak gezegenler doğrusal değil (Güneş’den uzaklaşıp gitmek yerine) eliptik hareket etmektedir. Dolayısiyle gezegenler için aynı yasayı kullanmanın ortaya problem çıkaracağı belliydi. Newton, bunun çözümünü, Galile’nin ölçtüğü "çekim" de bulur. Newton’a göre, Ay’ı Dünya’nın çevresinde yörüngede tutan kuvvet, bir taşın yere düşmesine neden olan kuvvettir.
Gezegenlerin hareketleri hakkında daha önceden bulunmuş bilgilerde vardı; Fransız astronom Ismael Boullian tarafından 1645 de, iki cisim arasında, onları birleştiren çizgi boyunca bir çekme kuvvetinin olabileceği ve bunun da aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olacağı öne sürülmüştü. Ayrıca 1666 da İtalyan Giovanni Borelli; bir uydunun merkezkaç kuvvetinin uyduyu gezegene doğru çeken kuvvetle eşit olduğunu söylemişti. Newton dağınık olan bu bilgileri yasalaştırdı ve çekim kuvvetinin matematiksel ifadesini, Kepler yasalarını da gözönüne alarak F = G ((M m)/r2) şeklinde verdi. Bu yasayı Kepler’in üçüncü yasasını açıklayabilmek için kullandığında O’nun diğer sonuçlarını da elde etti. Böylece tüm evrende geçerli olan bir tek hareket kanunu (evrensel çekim yasası) olduğunu kanıtlamıştır.
Evrensel çekim yasası, çok güçlü ve kapsamlı bir teoridir. Kepler yasaları, Galile’nin serbest düşmesi gibi bilinenleri açıklayabiliyor, gezegenlerin görünen hareketlerini temsil ediyor, bununla kalmayıp bilinmeyen gezegenlerin etkisini bile bulup, onları ortaya çıkarabiliyordu (Uranüs ve Neptün). Halley, bu yasadan yararlanarak 1531, 1607 ve 1682 yıllarında görüne kuyrukluyıldızın aynı cisim olduğunu ve bunun aralık 1758 de tekrar görüneceğini söyledi.
Kendi zamanına kadar bilimde gözlem/deney aşamasından yasaların elde edilmesi ile yetinilmişken, Newton (bilimin genelinde geçerli olan) kuramsallığa ulaşmayı başarmıştır. Böylece bilimin ne tür bir araştırmayla ilerleyebileceğini ortaya koymuştur; O’na göre bilim, gözlem ve deney sonuçlarını bir ana kavrama bağlama ve mantıksal sonuçlar çıkarma girişimidir.
Mercekli teleskopların bir takım optik hatalarının yanında odak uzunluklarının büyük olması gibi sorunları da vardı. 1699 yılında, Newton yansımalı (aynalı) teleskobu tasarladı ve kullanmaya başladı. Bu çalışması nedeniyle, Kraliyet Bilimler Akademisi (İngiltere) üyeliğine alındı. Daha sonra (1703 yılında) bu kuruma başkan oldu (ölene kadar » 25 yıl bu makamda kaldı), 1705 yılında da Kraliçe Anne tarafından ödüllendirildi (İngiltere’de bilimsel çalışmalarından dolayı onurlandırılan ilk kişidir).
Güneş ışığının, piramit şeklindeki bir cam parçasından geçtikten sonra tüm renkleri sergilediğini gördü. Bu, beyaz ışığın, pek çok rengin karışımından meydana geldiğini kanıtlıyordu. Bu deneyini Bilimler Akademisinde anlattığında, ışık hakkındaki teorileri sarsılan Hollandalı Christian Huygens ve İngiliz Robert Hooke tarafından çok sert eleştirildi. Aslında bu eleştiriler zayıfdı ve cevaplanmsı kolaydı. Newton’un, ışık üzerine bir teori geliştirmemiş olması hakkındaki eleştirilerine karşılık, "ışığın değişik büyüklüklerdeki parçacıklardan oluşan bir akıntı olduğu" teorisini öne sürdü. O güne kadar ışığın bir dalga hareketi olduğu kabul ediliyordu. Tüm uzayı dolduran ince ve esnek bir "ortam" ışığın yayılma hareketi için gerekliydi. Işığın bu ortamda oluşturduğu küresel dalgalar her yöne yayılmaktadır. Dalga teorisi ışığın bir çok özelliklerini açıklayabilmekteydi, örneğin teoriye göre ışık daha yoğun ortamda daha yavaş ilerleyecekti (ki bu Snell’in kırılma yasasını açıklayabiliyordu). Newton’a göre ise, ışık dalga olsaydı küçük bir açıklık bulunan kapalı bir ortamı terk ettiğinde ses gibi yine her yöne dağılıp aydınlatırdı. Ayrıca ışık dalga olsaydı, hiç bir cismin asla keskin sınırlı gölgesi olmazdı. Işık hakkındaki bu iki görüş ancak 20. yy da ortak özellik olarak kabul edilecektir. Newton ışık hakkındaki çalışmalarını ancak (Hooke’un ölümünden sonra) 1704 yılında kitaplaştırdı: Optics.
Optik çalışmaları deneyin ağırlık taşıdığı araştırmalarken gökmekaniği ile ilgili çalışmaları teorinin ağırlık kazandığı örneklerdir.
Newton, tanrı kavramına başvurmaksızın evrenin açıklanamayacağı inancındadır, ne var ki formülleştirdiği yasa evrenin işleyişinin mekanik nitelikte olduğu varsayımını içermekteydi.
