大約在從１６６４年春天開始，牛頓就已經對微積分產生了濃厚的興趣，並開始著手研究，這其實比研究二項式定理還要早。
牛頓當時對數學像著了魔似的，瘋狂地閱讀數學家們的著作，並對笛卡爾、費馬、胡德等人算法的改進付出了大量勞動，同時也作了大量的讀書筆記和心得。其中１６６５年５月２０日的手稿中開始出現了“流數術”的記載，這成為微積分發明的標誌。
牛頓通過大學期間艱苦的學習，已經掌握了笛卡爾和沃利斯等數學家的數學精髓，並提出了微積分的思想。
對於牛頓來說，１６６５年１月是他終生難忘的日子，因為這一天，劍橋大學評議會通過了授予牛頓學士學位的決議，牛頓成為當年三一學院畢業的２５人中的一員。這一年他才２５歲。
然而，正當牛頓沉浸在喜悅中的時候，卻傳來了一個令所有人為之毛骨悚然的消息——鼠疫正在倫敦市及周邊農村如火如荼地蔓延。當時正值６月，隨著盛夏的來臨，高溫潮濕的氣流將彌漫在空氣中的病菌向倫敦以外的地區傳播開來，而且，很快就席卷了英倫３島，並繼續蔓延著，僅僅倫敦一個地區在夏季就死了３萬多人。
１６６５年夏季這場嚴重的鼠疫不僅使劍橋大學被迫關門放假，也暫時終止了牛頓關於微積分的研究，牛頓隻好背起行裝回家鄉躲避鼠疫。
回到老家沃爾索斯普後，牛頓很快從家人見麵無限的喜悅中走了出來，他的頭腦異常的清晰。從此，每天早出晚歸，或是去田間，或是去蘋果林，但他並不是去幫著忙農活，而是繼續思考他的問題。
雖然離開了學校，但這卻絲毫沒有影響他做學問的態度。他一直認為做學問不能光聽教授講解或自己看書、實驗，更重要的是要進行深入的思考，他說：“我如果有和其他人不一樣的地方，便是能對一個問題集中地去思考。”
遠離了城市、學校和課堂，牛頓對微積分進行了係統研究。
經過艱苦的思考，牛頓得出了一個很富有創造性，在科學史上也是絕無僅有的思想，數學量可以看成是由物體連續運動產生的。例如，一條平麵的曲線實際是空間中的點經過連續運動而產生的軌跡。這樣，牛頓就巧妙地把力學和數學有機地聯係起來了。
正如他在後來的宏篇巨著《原理》一書中明確的概念一樣：“歲月的流逝是客觀存在，不以任何事物為轉移；所有的物體都在一個客觀存在的空間運動著，而這個空間是不以在空間裏的任何物體為轉移的；所有的變量都是物理量，而物理量和客觀的歲月流逝有因變關係。”
牛頓正是從物理學（力學）出發來研究流數的。
於是，這一新的數學工具就建立起來了。但在牛頓的數學體中，它不叫微積分，而被稱為分流數術。在流數術中，牛頓用正流數和反流數反映數學量的變化。
然而，出於牛頓嚴謹的學風，他並沒有立即將他的流數術發表。在很長的一段時間內，牛頓的流數術並不為世人所知。
１６６６年１０月，牛頓整理前兩年的研究成果，寫了一篇論文，但也沒有拿出來正式發表，隻不過在很短時間內在他的少數朋友之間傳閱了一陣。
相反，德國數學家萊布尼茲幾乎同時對這一問題得出了與牛頓相同的結論，惟一不同的是萊布尼茲將這一數學工具命名為微積分。但事實上，牛頓的正流數就相當於微分運算，反流數就相當於積分運算。
然而，科學是公正的。在數學史上，是萊布尼茲最早將這一數學工具公布的，因此，就采用了萊布尼茲的命名——微積分。
微積分的產生，為數學發展史樹立了一座重要的裏程碑。這一新的學科的創立也開辟了新的科學領域，它同時也是人類曆史上的一件大事。
從此，它使過去需要用特殊技巧和方法解決的一些困難問題，可以利用微積分這樣一個簡單的運算方式解決了，它也促進了力學、天文學的迅速發展。
微積分創立之初，人們似乎並不在乎它的邏輯基礎，而隻看重應用微積分所創造的輝煌成果。直到１８世紀，微積分才被建立在牢固的邏輯基礎之上。
牛頓在劍橋大學讀書的時候，經常和巴羅探討物理學的知識，從巴羅教授那裏，牛頓了解了許多新知識。
回到家鄉後不久，他便開始關注天體的運動規律。也正是在這個時期，他發現了萬有引力。
在牛頓生活的那個年代，人們已經普遍接受了哥白尼的日心學說。在牛頓出現前１００年，哥白尼就出版了著名的《天體運動論》，以此為開端，近代自然科學的先軀們開始研究天體運動的規律。
德國天文學家開普勒在天體運動領域作出了不朽的貢獻。他也是牛頓萬有引力的直接奠基者。
開普勒根據丹麥天文學家第穀的觀測資料，對火星的運動進行了數年的觀測、研究，並最終發現了行星圍繞太陽運動的三大規律：
ｌ、軌道是橢圓的。
２、若把行星和太陽連成一條線，那麼，這條線在相同的時間內掃過的麵積是相等的。
３、行星繞太陽轉一周時間的平方，正等於它們與太陽平均距離的立方。
開普勒的這一偉大發現，推動了天文學向前邁進一大步。這一驚人的發現，使開普勒被稱為“天空立法者”。
然而，開普勒無法解釋致使行星遵守這三大定律的力量是什麼，這個問題也成為困擾當時天文學界的一大難題。
因此，自然科學界的學者們開始了各種各樣的假說。
其中較有影響的假說有兩種。
一種是笛卡爾提出的以太旋渦說。他認為：
各種行星間彌散著一種被叫做“以太”的物質，它充斥著宇宙的各個部分。當上帝賦予了物質基本力學規律以後，這些“以太”就產生了一種強大的旋渦運動。這種巨大的運動，產生了太陽、恒星、地球以及其他行星……
而每一個星體都會處於屬於自己的旋渦之中，巨大的旋渦運動就會產生一種巨大的力，而這種力就會讓所有的星體做相同的橢圓運動。
另一種假說是由博雷利提出的。這位意大利的天文學家認為：
推動行星運動的力是從太陽發出的，各個行星在這個力的作用下圍繞太陽運動。
但是，博雷利無法證實自己的推測是否正確。
牛頓在劍橋大學的時候，就對這些說法非常感興趣，但沒有進行仔細思考。回到家鄉後，他終於靜下來，詳細地分析研究了這兩種說法。
在用笛卡爾的“以太旋渦”學說解釋開普勒的三大定律時，牛頓發現了嚴重的錯誤和缺陷。而且，牛頓還發現這種學說無法應用到彗星的自由運動，因此，他先否定了笛卡爾的“以太旋渦”學說。
而對於博雷利的假說，牛頓卻沒有找出明顯的錯誤。相反，他感覺到這種說法具有極高的科學價值，但牛頓一時間還無法說清這種直覺。
天體究竟是怎麼運動的呢？
成為年輕的大學教授
牛頓在鄉下度過了一年半的光陰。１６６７年初，一度席卷全國的鼠疫逐漸被控製住了，牛頓也得到了劍橋大學開學的消息。原來就在牛頓畢業返鄉的階段，巴羅教授通知他，由於他的優異成績和出色表現，三一學院決定錄用他為學院的“學侶”，學侶是相當於現在研究生的一種工作。待遇是可以免費在學院居住，還能領取少量的月薪，這對牛頓來說，無疑是天大的喜訊。
告別了家人，牛頓帶著１８個月來的科學碩果日夜兼程返回劍橋大學。
回來後，他並沒有對自己隱居時的重大發現作任何的宣布，甚至連巴羅教授對此也全然不知。或許他認為將一個還不成熟的思想公布是一種輕率的行為吧！
但是，牛頓踏踏實實的治學精神和他那掩飾不住的才華還是贏得了校方的讚賞。回到學校還不到半年，牛頓就被選為三一學院管理委員會的初級院委。１６６８年，牛頓獲得高級研究生獎學金，不久就獲得碩士學位，同時成為高級院委。
學院給予牛頓這麼高的殊榮，除了使他獲得生活保障外，也使他有更多的時間和良好的環境從事科學研究。
從此，牛頓開始了在劍橋大學的長達３０年的科學生涯，也逐步成為一位劃時代的科學巨匠。
作為巴羅教授的助手，牛頓協助巴羅修改他的《光學與幾何講義》，這使牛頓的學識得到了很好的發揮。１６７４年，《光學和幾何講義》發表的時候，巴羅在前言中寫道：“我們著名的知識淵博的同事伊薩克·牛頓博士把本書的初稿通讀了一遍，作了必要的修改和補充，他個人的思想使本書在許多地方出色不少。”
牛頓的科學成就受到了巴羅教授的高度評價。與此同時，科學界發生的一件事情令牛頓的關於微積分的研究廣為人知。
１６６８年９月，牛頓讀到一本新出的書叫作《對數術》，作者是丹麥數學家尼古拉斯·麥卡托，在此書中，麥卡托詳細闡述了自己對對數的研究，這對牛頓是個打擊。
因為早在１６６５年，牛頓就已經花費大量的精力研究對數，而且他的成果比麥卡托的更為細致，更為簡潔。之後，牛頓又對微積分理論進行了不斷的改進和完善，隻是他沒有公布於世罷了。
在強烈的自尊心的驅使下，牛頓用拉丁文寫了他關於微積分的第一篇論文——《無窮多項方程的分析》。在論文中，牛頓詳盡地闡釋了他的數學成果。
該論文通過巴羅教授的推薦，以手抄本的形式在英倫三島及歐洲大陸的著名數學家中流傳開來，很快，牛頓的學術思想也隨之傳遍整個歐洲，人們開始稱呼牛頓為科學家。
牛頓在數學、光學和力學方麵的重大創見也使巴羅深深地意識到自己已經落伍了。然而，巴羅並沒有對牛頓產生一絲一毫的妒忌心理，恰恰相反，他坦然宣布牛頓已經超過了自己。同時，巴羅教授又作出了一個重大的決定，退出盧卡斯講座並推薦牛頓繼任。
１６６９年１０月１９日，牛頓繼任劍橋大學盧卡斯數學講座教授。這年牛頓才２７歲。
從此，牛頓年紀輕輕就登上了大學階梯的最高一級——教授。他甚至還得到了國王的特許，可以讓非神職人員留在三一學院當研究員。因為英國法律規定，大學教授必須接受神職。
在牛頓最初擔任盧卡斯講座的時候，曾有許多學生慕名來聽他的講課。但是，即使是劍橋大學的這些精英們，也無法跟上牛頓這位巨人的思路，他們常常是有如置身雲霧，茫然不知牛頓所雲。更讓人受不了的是，在十分注重儀表的劍橋大學，牛頓的老毛病卻一點也沒改，他仍不注重日常生活的小節。往往是披著一件皺皺巴巴的寬大的白色麻布，拖著一雙破舊的鞋，頭發也不梳理，就去上課。
於是，上課聽講座的人一天天在減少，有時竟一個學生也沒有，這令牛頓十分的尷尬。沒辦法，牛頓不得不收起講義，回到住所，埋頭搞他的研究。
不管課上得如何，牛頓的生活總算上了個台階，每年可以有１００鎊的收入，生活上一點問題也沒有了。而且他每年隻有一學期課，每個星期也隻有一堂課，所以並不會耽誤他的實驗。
發現太陽光譜
牛頓最初成名主要是靠光學上的成就，他在自然科學上的發明與發現，最早成熟的是關於光學的思想和研究。他走上劍橋大學盧卡斯講座的講台，給他的學生們所開的第一門課程也是光學。
牛頓對光的研究在上大學的時候就已經開始了。
有一天，牛頓去校園外麵的一個公園散步，無意中，他發現許多小孩都在玩三棱鏡。這引起了他強烈的好奇心，於是，他也隨手買了兩個三棱鏡。
他將三棱鏡在陽光下轉動，原本沒有顏色的三棱鏡中，卻呈現出斑斕的色彩。
牛頓驚訝不已，心想：
“怎麼會發生這種奇妙的現象呢？”
為了弄明白這其中的緣故，牛頓立刻返回學校。他來到圖書館，翻閱了當時的光學資料。資料上對此的解釋是：
這種現象是由於日光和三棱鏡相互作用的結果，白光本身隻是一種單純的光物質。
但是，這個解釋並沒有讓牛頓信服。他的心裏仍存在著疑問：
“陽光為什麼是白色的呢？透過三棱鏡的陽光為什麼不再是白色的？”
於是，帶著疑問，牛頓開始著手光的試驗。但是，由於黑死病的流行，他不得不暫時終止研究，回到家鄉。
家鄉寧靜的生活給了他充分的時間去揭示腦海中的謎團。
１６６６年１月，在一個陽光充足的午後，牛頓做了這樣一個光學試驗：
他先取了一塊自己磨製的三棱鏡，同時，把房間中能透光的地方遮住，使屋子裏一片黑暗。
一切準備好之後，他在百葉窗上開了一個硬幣大的小孔，讓一小束光線射了進來。他又把事先準備好的三棱鏡放在射進來的光線入口處，光線因而折射到對麵的牆上。
這時，令人激動的事情發生了。
對麵的牆壁上清晰地出現了一條像彩虹一樣的光帶。
“彩虹！天啊，真是奇跡！”
牛頓情不自禁地尖叫起來。
“紅、橙、黃、綠、青、紫。”
當他細數時，發現美麗的彩虹由這六種顏色組成。刹那間，一種不祥的感覺掠過心頭，牛頓的臉一下子變得慘白。
“這不可能！這不是真的！怎麼會是６種，不會的！”
他不停地喃喃自語，眼睛瞪得老大。
原來，在當時，在很多迷信的人們和篤信宗教的人士看來，“６”是一個不詳的數字，它就像咒語，像惡魔！
在宗教統治的年代和地域裏，牛頓不能無視偏見的存在。因而，當他發現彩虹由６種顏色構成時，他顯得那樣慌張和無措。
“不，不能是６種。不能！”
他反反複複地嘟嚷著這句話，在屋子裏來來回回地走著。
忽然，他停下來。
“對，就是７種。無論如何‘７’可是象征吉祥的數字。”
就這樣，最終牛頓提出自己的光學理論時，指出：
陽光由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫７種顏色混合而成。
可是，事實上，正如我們感覺到的那樣，彩虹裏的藍光和紫光，如果不借助科學儀器，人們的肉眼是難以分辨出來的。
牛頓把人們用來玩的三棱鏡變成了一件了不起的科學儀器，並借助它發現了太陽光譜。
他的發現為在他死後１００年後發展起來的新興學科——光譜學奠定了基礎。
新的發現並沒有阻止牛頓探索的腳步，他琢磨著：
“既然日光能被分解成七色光，那麼，七色光就定能被合成白色的陽光。”
為了證實這個想法，他又做了一個著名的實驗：
讓一束白光通過一個三棱鏡，然後用一個透鏡接收棱鏡分解的日光，再在透鏡後麵適當的位置放置一塊紙板，截住從透鏡中出來的光線。
結果，難以料想的奇跡發生了。
紙板上出現了一個小光點，就像一個小孔裏射進來的日光一樣。
牛頓的結論得到了完美的驗證。
牛頓的這種用實驗證明自己理論的方法在１７世紀還極少有學者采用，當時的學者大多依靠推測來完成理論發現。
在牛頓之前的伽利略，崇尚用實驗來驗證物理現象，因此，伽利略和牛頓一道被稱作代表近代科學方法精神的偉大科學家。
牛頓在伽利略的基礎上，將這種科學方法加以完善和係統化，形成了牛頓特有的思維體係，即：歸納——演繹法。他的這一思想對科學的發展影響相當巨大。
牛頓回到劍橋大學的第一項名垂青史的發明是反射式望遠鏡。
在牛頓以前，進行天文觀測的儀器是折射式望遠鏡，它最初是由荷蘭的一名叫利帕希的眼鏡匠發明的。
到了１６０９年，伽利略對這種望遠鏡作了改進，改成了折射式，從而運用於天文研究。
伽利略的折射式望遠鏡是按照光的折射原理製成的，就是由兩片透鏡和一根長筒組成，靠近物體的透鏡叫做物鏡，而靠近觀測者的叫作目鏡。利帕希的望遠鏡隻能放大３倍，而伽利略望遠鏡可以放大到３０倍。
後來，開普勒又對伽利略的望遠鏡進行了改進，製成了開普勒望遠鏡，雖然仍是折射式的，但它克服了伽利略望遠鏡可視範圍小、不方便觀測的缺點，同時，放大的倍數也顯著提高了。因此，以後天文學觀測多采用開普勒望遠鏡。
隨著觀測精度的不斷提高，折射式望遠鏡暴露了它致命的弱點——望遠鏡的色差。色差的主要表現是：利用折射式望遠鏡觀測到的物像，它的周圍會出現色彩斑斕的光環，使物像變得很模糊。
為了搞清楚物體模糊的原因，當時的天文學家做了大量的試驗，對望遠鏡的各個環節進行嚐試性的改造，最終他們找到了一個較為有效的方法——拉大物鏡和目鏡的距離。據說，當時最長的一架望遠鏡竟長達４６米，由近３０米的支架支撐。這種方法使色差清除了許多，成像也清楚多了，但也帶來了諸多的不便。
顯然，這種無限拉大望遠鏡長度的做法是不行的。
到了１７世紀中葉，隨著天文學事業的突飛猛進，急切地需要一種更加便捷、更加精確的儀器來代替折射式望遠鏡。
這個時候，牛頓早已發現了太陽光譜。牛頓利用太陽光譜，發現色差出現的原因是陽光中的７種色光的折射率不同，它們被望遠鏡的透鏡折射後，便在其周圍產生雜亂的彩色光輪。於是，牛頓開始改進望遠鏡。
他設計的新型望遠鏡，完全打破了折射式望遠鏡的設計常規。牛頓利用光的反射特性，讓光線經過一個凹麵物鏡反射後聚集成像。與以往不同的是，牛頓把目鏡裝在了筒的外壁上。他還在管筒內加裝了一個獨特的裝置——一個和小管筒成４５度角的平麵鏡，它能把物鏡反射過來的光線反射到筒壁外的目鏡中。
這種裝置，後來被人們稱為“牛頓裝置”而把牛頓利用光譜原理設計製造的望遠鏡就叫牛頓望遠鏡。
設計起來難，製作起來更難。它的大部分物件並不是現成的，必須進行人工特殊的加工和磨製，甚至連製作望遠鏡用的工具都得專門製造，這當然難不倒牛頓，他可從小就是一個有名的“小木匠”。牛頓望遠鏡的製作堪稱是發明史上的一個別具匠心的發明典範。
經過１年多時間的艱苦工作，１６６８年，牛頓終於製成了光學史上第一架反射式望遠鏡。它的體積比原來的折射望遠鏡小了幾倍。可它的觀測倍數卻是原來的４０倍，而且沒有了色差的影響，成像十分清晰。
牛頓利用這架長６英寸的望遠鏡，清楚地觀測到了木星和木星的眾多衛星，甚至還發現了金星的方位及其周期性圓缺變化。
進入皇家學會
巴羅教授把盧卡斯教席讓給牛頓後不久，巴羅便被選為皇家教堂的祭司。
有一天，國王查理二世來教堂作禮拜後與巴羅祭司談論一些科學問題，巴羅把牛頓發明反射式望遠鏡的消息告訴了查理二世。
這項新發明一下子引起了查理二世的興趣，他一離開教堂，便傳令召開皇家學會特別會議。會上，他向全體會員公布了這項發明。查理本人是當時皇家學會的重要會員，由他公布的事情自然引起了皇家學會的重視。
皇家學會的前身隻是幾個科學家自發組成的小團體。後來，查理二世國王出於對科學的關心，也參加了這個學會。從此，這個學會就被稱為“不列顛皇家科學會”。
到牛頓發明反射式望遠鏡的時候，皇家學會已經成為當時世界上最具科學權威的學會了。凡是被推舉為該會會員的人，一定會被公認為是世界一流的科學家。
１６６９年７月，牛頓應邀將他的望遠鏡送到皇家學會。
牛頓的這項發明立即在皇家學會引起轟動，這在當時的科學界，可以說是一件重要的發明了。
但是由於牛頓天生過於謙虛的個性，他從未向人提起過此事，所以此前沒有人看見，甚至很少有人聽說過牛頓研製出反射式望遠鏡的事。
皇家學會的大科學家們頓時對這個不起眼的新秀另眼相看，大家還紛紛勸牛頓再製作一個更大的望遠鏡，來參加不久就將召開的科技展覽會。
果然，牛頓回去不久，就又造了一架體積更大的，外形更美觀，功效更高的望遠鏡，並參加了１６７１年在倫敦舉辦的科技展覽會，受到了同行們的高度評價。就連國王查理二世也對牛頓的反射式望遠鏡產生了濃厚的興趣，他當著眾多科學家的麵邀請牛頓加入皇家學會。
但是說起來容易，做起來難。皇家學會是一個不受政府管製的科學團體，因此，國王的邀請隻能算是一種介紹，並不一定成功，要想成為皇家學會的會員，必須要有一位德高望重的科學家或是社會名流的推薦，然後，經主席團討論後，再由全體會員投票通過才當選。
要想得到委員們的信任和認可，必須要本人把自己的成就告訴他們，而此時的牛頓仍然不喜歡表達自己，甚至不敢和那些反對者去理論。此時，巴羅又幫了他大忙。
巴羅首先在他做祭司的皇家教堂說服了索爾茲伯裏主教，成為牛頓的推薦人。索爾茲伯裏主教是英國教會最德高望重的人，他在社會上享有很高的聲望，也是著名的社會學家。之後，巴羅又和牛頓找到了當時天文學界的著名科學家、牛津大學的瓦爾德教授，作為牛頓入選皇家學會的學術推薦人。
然後，牛頓經過精心的準備，在皇家學會的全委會上做了關於反射式天文望遠鏡的學術報告，並取得了圓滿的成功。
這樣，牛頓就被提名為英國皇家學會的候補委員。
１６７２年１月６日，在巴羅的鼓勵下，牛頓給皇家學會的秘書長奧登伯寫了封信：
“我對索爾茲伯裏主教和瓦爾德教授提議我為候選人感到十分榮幸，我希望這份榮幸將因我被選入皇家學會而繼續伴隨我。如果事如所願，我保證將盡我的最大努力，為促進你們的哲學計劃的實現，竭力證明我的謝意。”
１６７２年１月１１日，牛頓順利當選為皇家學會會員。這使他同英國科學的領導機構有了密切的聯係，而他本人也加入了英國最有名望的學者行列。
牛頓這個時候不過３０歲，這不能不引來不少羨慕的目光。
牛頓成為皇家學會的會員後，不能再像以前那樣一個人獨來獨往了，他必須經常與其他的學者作學術上的交流。開始牛頓還不習慣這種生活方式，時間久了，也就習以為常了。
１６７２年２月６日，牛頓來到倫敦參加例會，作為對皇家學會的回報，牛頓將他精心準備的“關於光和色的新理論”的論文遞交皇家學會，並於２月１９日刊登在皇家學會的會刊《哲學彙刊》上，這是牛頓正式公開發表的第一篇論文。
這篇論文當然迎來了熱烈的掌聲，但卻沒有獲得一致讚同。
最大的反對者是在皇家學會很有威望的羅伯特·胡克和他的追隨者克恩斯琴·惠更斯，他們直截了當地反對。
牛頓為避免陷入無休止的混亂之中，因此他退出與反對者的爭論。於是，他開始了對化學的探索與實驗。
其實，我們在評價牛頓的時候，除了稱他為偉大的數學家、物理學家、天文學家外，不應該忘記，他同時還是一位化學的先驅人物和向導。
１７世紀８０年代，牛頓提出了萬有引力定律，相應地，他也提出了明確的化學設想。圍繞著光的本質的討論持續了數年之久，加上長期的學術研究，牛頓已感身心疲憊，他打心裏不願意再做任何關於學術方麵的研究了。
於是，牛頓從此一頭紮進了位於劍橋大學的煉金房，專心地搞起化學研究來。
牛頓在物理和數學上自然的奇異探索不能完全滿足他的要求，他將要通過煉金術道路來引入更高的水平了。
牛頓把位於三一學院大門旁的花園一角的舊房子改成實驗室，買了一批化學藥品做起了一個地道的煉金術士。
牛頓花費了令人不可思議、不可理解的時間和精力去研究煉金術和化學。除了去講課，以及不得不回去睡覺的時候，其餘的所有時間牛頓都不離開實驗室，一日三餐都由仆人送到實驗室來，有時為了節省時間，他一天隻吃一頓飯。
據後來研究牛頓的學者統計，牛頓一生中用在化學方麵的時間加起來超過１０年。
在這個煉金室裏，牛頓做了大量的化學實驗，甚至還提出了一係列的化學符號和有關表示符號。他還寫了很多的化學手稿和論文。
然而，不幸的事情發生了。１６９２年１月的一天，牛頓在去教堂禮拜的時候，他的實驗室著火了，等待他的隻是一片焦土爛瓦，一切都完了。牛頓流著淚，發瘋似地在裏邊找他的光學手稿和化學手稿以及部分論文。但，結果是可想而知的。
痛心疾首的牛頓再也沒有寫過化學手稿和有關論文。
我們不難相信，牛頓憑他的驚人精力和卓越才華，完全可能因為一部《化學》而躋身於科學史上著名的化學家的行列，然而，這一遺憾卻留到了今天，牛頓也隻能是一個“煉金術士”！
１６７９年１１月的一天，醉心於煉金術的牛頓突然收到一封胡克的來信。
由於此前牛頓和胡克一直通過書信探討光的本性問題。後來隨著胡克激烈措辭的日益增多，和平的討論轉化成了帶有火藥味的攻擊，所以，牛頓此時很不願意打開這封信，他不想讓它破壞自己長久以來的寧靜生活。
但是，恰恰出乎他的意料，胡克的這封信態度十分友好，言語也相當溫和，他在信中寫道：