İlk olarak Galileo'nun gözlemlerini açıklayan üç hareket yasasını formüle etti. İkinci olarak iki kütlenin, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı bir kuvvetle birbirlerine doğru çekildiği temel kütle çekim yasasını tanımladı. Geometrik argümanları kullanarak böyle bir kuvvet yasasının, gezegenlerin bir konik şeklinde güneşin etrafında hareket etmesi gerektiğine işaret ettiğini kanıtladı. (Elbette, ters kare yasasının bilinen eğrilerle açıklanabilecek yörüngelere yol açması muazzam bir şanstı!) Newton ayrıca optik alanında da çalıştı ve Galileo'nun kullandığı teleskopların (lenslere dayalı olarak) farklı renklerde ışıkların farklı şekillerde kırılmasıyla sorunlara neden olmuştur. Bir aynaya dayanan bir teleskop tasarlayarak bunu aştı. Tüm noktaları odakta toplamak üzere aynanın alabileceği en iyi şekil, daha önce gördüğümüz yansıtıcı teleskopları doğuran parabolden başka bir şey değildi.