牛頓在青年時期就已展露其不凡的才華,在就讀劍橋大學時,經常反覆深思伽利略的物體在地面上運動的實驗結果和說法,並仔細閱讀克卜勒有關天體運動的著作。1665年,英國爆發一場席捲全國的大瘟疫,剛從劍橋畢業的牛頓只好回家。就在家鄉農村耕讀的這兩年,牛頓構築了他一生中最重要的科學成就。著名的「蘋果事件」,使他聯想到月亮繞地球的運動,和蘋果的掉落一樣,都是受到地球引力的吸引而落向地球,只是月亮具有很大的切線速度,因此不致於掉落地面,而得以適時環繞地球。牛頓由此推想出萬有引力定律。據此引伸,那麼行星繞太陽公轉,也是受到太陽引力而致。為了描述星體的運動,牛頓發展了三大運動定律,也發明了微積分,作為數學工具,加上萬有引力定律,他從理論上導出了克卜勒的行星運動定律。不過這一項劃時代的學術成就,牛頓沒有即時發表,只是自得其樂。除了力學的研究外,牛頓在這神奇的兩年中,也完成了一系列有關光學的實驗,其中最著名的實驗就是光的色散現象。在一間黑屋裡,牛頓在牆壁上鑽一小孔,引進陽光射入一塊三稜鏡內,折射成七彩的色光,然後再使這些色光射入另一倒置的三稜鏡,結果又復合成原來的白光。這一實驗證明了白光是由許多色光所組成。在光學實驗方面的發現,牛頓倒是很快就發表了,也迅速地獲得賞識。牛頓在二十七歲時,就獲聘為劍橋大學的數學教授。