牛頓非常敬重克拉斯琴·惠更斯，說他是“德高望重的惠更斯”。惠更斯是荷蘭數學家、物理學家和天文學家，他對光學有著很深的研究，對牛頓產生過深刻的影響。
惠更斯在訪問倫敦時期和牛頓結識，而他和牛頓在光學上的爭論也推進了科學研究的深入，給後人以許多啟迪。
當時光的波動說和微粒說之爭的勝負關鍵，在於哪種學說能夠更多地解釋有關現象。兩種學說在這方麵各有優點，也各有不能解釋的缺點。
牛頓出版的成熟著作《光學》第三編最後一個部分，提出了各種各樣的疑問。在疑問中牛頓提出：“光線是否是發光物質發射出來的很小的物體？因為這樣一些物體能直線穿過均勻媒質而不會彎到影子區域裏去，這正是光的本性。”接著他又指出：“它們也能具有幾種特性，並將在穿過不同媒質時保持它們的這些特性，這是光線的另一條件。”
《光學》中的疑問都是牛頓深思熟慮但仍有懷疑的問題，從這些地方可以看出牛頓對光的本性是真正理解的。
在當時，關於光的本性問題並沒有得出結論，而在他們死後這個問題仍一直爭論不休。
18世紀，這兩派物理學家爭論的結果是微粒說勝利了，部分原因是惠更斯沒有能夠用足夠的數學嚴密性來發展他的觀點，另一部分原因是由於牛頓在他的同輩人中的權威超過了惠更斯，使之無力反擊。
到了19世紀以後，光的波動說在大量事實的支持下，不但被人們重新提出，而且占據了統治地位。在這些事實中，英國物理學家托馬斯·楊發現的光的幹涉現象起了關鍵性作用。
然而到了20世紀初，愛因斯坦提出的光量子理論，他對光的本性給出了結論，結束了這個持續兩百年之久的爭論。
《光學》是牛頓對早期研究成果的總結。在任皇家造幣廠廠長和皇家學會會長工作之餘，他就把自己關進書房，苦心鑽研，終於將自己一直以來對光學的研究集結成書。
《光學》的手稿還曾一度被焚燒。之所以它能夠再次成書，完全得歸功於牛頓驚人的耐力和毅力。
從《光學》的梗概可見，牛頓首先著力於對光現象之實驗觀察結果的唯象描述，在此基礎上再提出命題或問題，總結成公理和定理，以作為對光現象的理性描述；而對於命題、公理、定理，主要還是通過實驗觀察予以證明和進一步的探討。
所以，《光學》是一部典型的實驗科學之優秀範本。恰如為該書撰寫導言的惠塔克的讚語：該書體現了“理論功夫與實驗本領的奇妙結合”，其中有“天才直覺的至高無上的範例”。而愛因斯坦稱該書作者“把實驗家、理論家、工匠和著作能手兼於一身”，書中的“每句話和每幅圖都顯示出他的創造樂趣和精微的準確性”。
《光學》是牛頓最重要的著作。雖然這部巨著是在1704年出版的，但實際上它的主要思想和基本理論都是在1666～1676年這一段時期形成的。
牛頓之所以推遲發表，主要原因是不願胡克在世的時候因他發表任何東西而引起無謂的爭論。他與胡克之間有著很深的成見，既聰明乖巧又充滿嫉妒心的胡克對牛頓提出的論文，尤其是光學方麵的，總要加以非難，甚至說牛頓剽竊了他的思想，對此，牛頓感到非常煩惱。
1703年胡克在長期患病後與世長辭。第二年，牛頓就決定發表他的這部巨著。在序言裏，牛頓寫道：“為了避免對這些論點的無謂爭論，我推遲了這部書的公開發行，如果沒有朋友們的敦促，可能還要推遲一段時間。”
《光學》的全名是《光學或光的反射、折射、彎曲與顏色的論述》，它探討了“迄今為止光學中談論過的一切”。
《光學》詳盡地詮釋了這“光色理論”，除給予色散現象以科學解釋、並對虹霓作出定量分析外，還剖解了視覺的成因和眼睛的作用機製，而且在驗證光分解的同時又用實驗表明光的再合成；所有這些，都成為牛頓之後十分完善的顏色理論以及光譜學的主要基石。當然，書中又明確闡述了光的反射定律和折射定律，以及關於全反射、透鏡成像等現象的一係列原理。
《光學》的語言和行文質樸而平實，記錄了牛頓在光學研究上的全部“個人活動”。全書共分為三編。第一編首先列舉“定義”和“公理”，然後討論一般的折射與反射，太陽光譜與反光望遠鏡。從八個定義和八個公理開始，按順序對他關於光和色的主要發現和理論進行了闡述。