Badania Newtona ukoronowały rewolucję naukową otwartą przez Kopernika i przyczyniły się do powszechnego przyjęcia kopernikańskiego heliocentryzmu. Teoria grawitacji Newtona stała się pierwszą teorią pola, podstawą nowożytnej mechaniki nieba, astrodynamiki i była najdokładniejszym modelem ciążenia aż do czasu ogólnej teorii względności Einsteina. Opus magnum Newtona – Matematyczne zasady filozofii naturalnej (łac. ) uchodzi za jedną z najważniejszych publikacji w dziejach nauki. Newton wyłożył w niej podstawy mechaniki i grawitacji, tworząc spójny system.
W optyce Newton wykonał ważne doświadczenie z dwoma pryzmatami. Udowodnił, że widmo barw obserwowane podczas padania białego światła na pryzmat jest cechą padającego światła, a nie pryzmatu, jak głosił 400 lat wcześniej Roger Bacon. Tym sposobem Newton poprawnie wyjaśnił dyspersję światła i aberrację chromatyczną jako zależność współczynnika załamania od barwy. Odkrycie to pozwoliło później zastosować pryzmat jako spektroskop optyczny. Newton skonstruował też pierwszy teleskop zwierciadlany. Popierał korpuskularną teorię światła – wierzył, że światło składa się z cząstek i bywa uznawany za twórcę tej koncepcji. Zarazem uznawał elementy teorii falowej – spekulował, że cząstkom światła towarzyszą fale wpływające na ich ruch.