在《 自然哲学的数学原理 》一书中，牛顿系统地阐述了他的三条运动定律及万有引力定律，解释了伽利略关于落体的所有发现、开普勒对行星运动的知识，以及月球、行星和彗星的轨道及在其中运动的液体和个体、春分秋分的岁差及潮汐。这本书一出版，立刻被认可为是旷世巨著，至今也仍被公认为历史上最重要的科学著作。

在《 自然哲学的数学原理 》中，万有引力是全书的焦点。牛顿在24岁时第一次瞥见引力法则（law of gravity）；20年后，他证明了引力遍及全宇宙。他声称，每个物质粒子都吸引着另一个粒子。他同时也是第一个能够测量那股力量的人：只要将粒子的质量相乘，再除以两者距离的平方即可。

牛顿只手导出了引力、力、质量、动量及加速度的精辟定义，为世界提供了处理物体运动与变化（motion and change）的数学工具。牛顿简直就是写下了宇宙的规则书。

牛顿将他隐然若现的机械宇宙建立在他所认为最稳固的基础上——绝对空间与绝对时间，对应的也是绝对运动。“绝对、真实且数学性的时间，乃根据本身律则一致地流动，与任何外物毫无关联。”他写道，“绝对空间，依照其本质且与任何外物毫无关联，乃永远相同，且永不移动。”这项巍然立论屹立了218年之久，直到1905年爱因斯坦发表狭义相对论，才融解了它的晶透基石，成为对自然更细腻的了解。

牛顿不但是历史上最重要的理论家和数学家之一，同时也是位杰出的实验家。他1704年所出版的著作《 光学 》（Opticks）之所以杰出，不仅是因为他的重要发现，更因为他不费吹灰之力便使实验自动导向下一步。牛顿证明了白光其实是各种色光的混合体，还证明了光线从一个界面射向另一个界面的折射角度，乃受制于光的颜色；另外，被分成不同颜色的光，只要将所有色光重新组合，依旧能产生白光。对此连爱因斯坦都备觉印象深刻，他写道：“他用来使经验物质回归秩序的概念，似乎是由经验本身从他如游戏般使之归列成序的美丽实验中，自发而生的。”

牛顿终其一生，除了致力于如今世人所推崇的科学研究外，更将大量理性精力投入到炼金术与神学思考中。虽然他在这些领域所投注的锐利心智、原创思考及不懈努力，与投注于运动、引力及光线的研究并无二致，但却似乎一无所获。不过，有些学者辩称，他的万有引力模型，可能正是起源于他对神秘炼金术传统深刻的涉入。虽然他的炼金术实验从未将贱金属转为黄金，但他可能将神秘学说的吸引力概念转成了万有引力。他有关发现的著名评论中，必定也包括这些奇特的研究：“我不知道这世界怎样看我，但对我来说，我只是个在海滩玩耍的小男孩，因为不时找到光滑的卵石或漂亮的贝壳而雀跃不已，然而横亘在我面前的，却是一片浩瀚的真理之海，从未被人发现。”

牛顿在他生命最后的数十年间，为了确保自己能够独得他所有发现的功劳，投入了几乎同等的精力与脑力。他和虎克（Robert Hooke）之间的长期恶斗，在1703年因虎克去世而终告落幕。这件事的起因是虎克居然胆敢质疑牛顿并非引力平方反比律的发现者。不过，真正招惹牛顿大发雷霆的是莱布尼兹（Gottfried Wilhelm Leibniz）——后者独立发展出微积分，而且立即出版了，不像牛顿那样神秘兮兮。这是两大巨擘的战争，胜利者的奖赏是有史以来最伟大的数学发展之发明者的荣耀。如今大部分学者都相信，牛顿在莱布尼兹之前就发展出了“流数”——牛顿版的微积分，但莱布尼兹却全凭一己之力打造出自己的系统。最后得分的倒是莱布尼兹，因为他所采用的符号对使用者而言比较友善，现今的学子们就是采用莱布尼兹的版本。30年间，这两人争夺优先地位的烈焰蔓延了全欧洲，科学家、外交家，甚至皇室全都卷入战火。牛顿只要一有机会，就公开毁谤莱布尼兹。我们现在知道，牛顿曾经针对两人发现的先后问题，暗中替皇家学会写了一篇原本应由第三者撰写的客观报告；另外他还写了多篇评论，怂恿年轻科学家以他们的名义发表。1716年，莱布尼兹去世时身无分文，但即便如此，仍旧无法阻止牛顿对他的持续鞭挞。

如果心智能够丈量，那么要量测的可能就是它从混乱中创造秩序的能力——在丛林纷乱的光影中，看出隐藏其中的老虎。无论牛顿有何心理怪癖或性格缺失，他的心智绝对名列人类前茅。在历史上，从未有人破解过这么多的宇宙真理。他以数学形式表达的想法，使人类得以发射卫星，登陆月球，探索行星、恒星和银河。牛顿的心智就如他所发现的万有引力，远及宇宙边际，并为其所触及的万物带来了秩序。