牛頓在探索光色之謎的同時，還在探索引力之謎。
1666年秋天的一個下午，牛頓長時間埋頭工作以後有些疲倦，就到後院去散步。他信步走到蘋果樹下，坐在長凳上觀賞田野秋色。他不由得又想起了引力之謎，思維翻騰起來。
突然，一個蘋果從樹上掉了下來。熟了的蘋果為什麼會向下掉？地球在吸引它？對，是地球的吸引！蘋果熟了向下掉，扔到空中的石頭也要向下掉，都是因為地球在吸引它們。地麵上的東西都要受到地球的吸引。月亮所以會繞著地球轉，也是因為地球在吸引著它。想著想著，牛頓的眼裏閃出奇異的光芒，他長時期來想了又想的問題，終於找到了解決的線索。
二十四歲的牛頓發現了天地萬物間都存在著引力，這種引力同距離的平方成反比。十多年以後，牛頓出色地證明了這個定律是完全正確的。
1684年1月，在倫敦皇家學會的一個房間裏，哈雷、胡克和瑞恩在討論有關作用於太陽和行星之間的引力問題。這三個科學家雖然都認識到了引力同距離的平方成反比，但是由於他們數學分析能力不足，無法證明這點。他們反複研究了幾個月，始終琢磨不透。
哈雷想到了以刻苦鑽研著稱的牛頓。1684年8月，哈雷從倫敦來到劍橋大學向牛頓請教。當時，牛頓已經完成了從開普勒定律到萬有引力的論證。
哈雷深刻認識到牛頓這份計算的重要性，懇請牛頓發表他的著作。牛頓被說服了，開始動手寫出劃時代的巨著《自然科學的數學原理》。這部巨著從內容、結構到數學方法的選用方麵都遇到了極大的困難。
牛頓以他非同尋常的才智，犧牲休息時間，放棄娛樂活動，夜以繼日、如癡如狂地進行寫作，終於大功告成。1686年4月完成第一編，第二、三編……直到第二年春天才脫稿。全書於1687年夏天出版，受到學術界的讚頌，很快銷售一空。
牛頓在《原理》這部巨著裏，提出了“運動三定律”。這三條定律和萬有引力定律共同構成了宏偉壯麗的力學大廈的主要支柱。這座力學大廈是近代天文學和力學發展的基地，是機械、建築等工程技術發展的基地，也是機械唯物論統治自然科學領域的基地。牛頓不但從數學上論證了萬有引力定律，而且把力學確立為完整、嚴密、係統的學科。這以後，物理學成為了一門成熟的自然科學。
英國著名詩人亞曆山大·波普寫道：
自然界和自然界的規律隱藏在黑暗中，上帝說：“讓牛頓去吧！”
於是一切成為光明。