他在1688年发表的著作《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑,并推动了科学革命
在力学上,牛顿阐明了角动量守恒的原理。在光学上,他发明了反射式望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献
“牛顿不是理性时代的第一人。他是最后一位魔法师……他看待可见世界和思想世界的方式,与数千年以来为人类思想传承添砖加瓦的先哲前辈,并无不同”。对于牛顿精神状态的老话题,凯恩斯确信,牛顿的神学和炼金术信仰出自一个精神正常的人,手稿显示出“严谨的学识、准确的方法、极度冷静的陈述”,是牛顿在步入晚年或可能出现精神失常之前就已经写完了的。(著名的经济学家约翰·梅纳德·凯恩斯)