所以，牛頓故居後園裏的那棵蘋果樹，後來一直被精心地保護著，前去瞻仰牛頓故居的參觀者，都要去欣賞這棵樹。1820年，這棵樹被大風刮倒，還被分成了好幾段，分別在英國皇家學會等幾處地方作為紀念品保存起來。而在這之前，早已用接枝法分植於世界各地。不管上述故事是否真實，牛頓確實是在1665年在家鄉期間思考過引力問題，這是肯定的。
牛頓看到，地球上的物體都會從高處落下，這是因為有重量。為什麼有重量呢？因為受到地球的引力。最深的礦井和最高的山頂，都可以感受到地球的吸引力。那麼，地球的引力作用可以延伸到多遠呢？月球是否也受到地球的引力作用呢？牛頓的思考，從地球對地上物體的吸引，擴展到地球對天空中天體的吸引；從對蘋果的吸引，聯想到對月球的吸引，以至對行星、彗星、衛星等等天體的吸引。是什麼力量把這些天體吸引在軌道上呢？還有，對月球的引力與對地麵上物體的引力，是不是同一種力呢？如果是同一種引力，為什麼月球不像蘋果那樣落到地麵上來呢？為什麼月球也不沿著直線遠遠地飛離地球而去呢？為什麼月球總是繞著地球轉，行星總是繞著太陽轉？它們為什麼都不沿著直線遠遠地飛出太陽係？牛頓回憶說：“那一年，我對引力的考慮，開始擴大到月亮的軌道問題……”為了回答這些問題，他已研讀了哥白尼、第穀、開普勒、伽利略、笛卡爾、布裏阿德等人的著作。他逐漸形成了一個觀念：使蘋果、石頭下落和使月球等天體運動的原因是共同的，都是受到同一種力，即重力的作用。是地球的引力使月球繞地球運動，月球連續不斷地繞地球運動就是一種不斷地朝向地球降落的運動。這樣他就把作用於月球的“天文學上的力”和作用於我們日常物體的“地球上的力”聯係起來加以比較和計算，尋找它們共同的原因和所遵循的共同規律。
牛頓認為，自然規律必須用數學加以精確的表述和論證。他進一步研究地球引力的大小與距離的變化有什麼關係呢？經過多次計算，牛頓認為，物體離地球的距離越遠，地球的引力會越弱。那麼，應當怎樣精確地計算它呢？他首先從簡單的圓形軌道算起，近似地計算出地球對月球的引力差不多和它們的距離的平方成反比，這是在發現萬有引力定律方麵邁出的重要一步，它奠定了以後研究的基礎。
牛頓也喜歡光學。在牛頓所處的時代，實驗科學蓬勃興起，光學儀器的製造擴大了人們的眼界。光學較早地成為近代物理學的一個分支。17世紀初發現了折射定律。望遠鏡的發明以及伽利略開始用它觀測天象，得到驚人的發現，更擴大了人們的興趣。牛頓在三一學院時聽了巴羅教授的光學課程，自修了開普勒的《光學》一書，這促使他自己動手磨製透鏡，觀察天象。1666年，牛頓設法弄到一個三角棱鏡，便用來做光學實驗，這導致了重要的發現。他寫道：“……把我的房間弄成黑暗，在百葉窗上開一個小洞，讓適量的太陽光照射進來，把我的棱鏡放在光線進入處，光線就透過棱鏡折射到對麵的牆壁上。開始這是一件很愉快的消遣。”但是牛頓很快發現，這是一個很重要的光學現象。當光線通過棱鏡後，便分成了多束顏色鮮豔的光線。那一條長條形的彩色光帶，寬度為原寬度的大約五倍，而且形成的顏色又是有規則地排列的。靠近棱鏡頂角的一端是紅色，折射最小；靠近棱鏡底邊的一端是紫色，折射最大；中間的顏色次序是橙、黃、綠、藍、靛。牛頓喜出望外，對這個現象抓住不放，反複實驗、觀察和思索。為什麼白色的日光通過三棱鏡以後會出現美麗的七色光帶？牛頓百思不得其解，便查閱一些書籍，但是各種書的說法不同。一本書上說，因為棱鏡靠近棱一端的玻璃較薄，暗度較小，所以通過這裏的光呈紅色。相反，靠棱較遠的一部分，玻璃暗而厚，所以通過這裏的光呈紫色，因為暗度上的光是紫色。另一本書上說，棱鏡形成的色帶，是由光從太陽的不同部分出發，以不同的角度進入棱鏡而成的。這些不同的說法，都是把彩色光的出現錯誤地看作是光變態的結果。牛頓沒有停留在這些書本的議論上，他思索著，反複地做多種實驗觀察和驗證自己的看法，最後形成了重要的判斷：白光並不是單色的同一種光線，它是一種最令人驚奇的奇妙的複色光，是按一定的比例混合成的。用我們今天的科學語言來說，就是每種顏色的光束都有自己特定的波長。對顏色的研究是牛頓對光學方麵的最主要的貢獻，這項研究也是在鄉間的18個月內開始的。
當時，研究光的顏色，不是牛頓的最終目的，他的目的是要做出比伽利略望遠鏡有更大倍數的望遠鏡。瘟疫過去後，牛頓帶著豐收的喜悅，返回劍橋 。