縱觀牛頓的一生，他的主要科學研究成果都是在青年時代取得的。
他發現了潮汐的規律，證明了月亮和太陽的引力造成了地球上的海洋潮汐，從而為人類認識和利用潮汐奠定了基礎。
他創立了微積分學，為近代自然科學研究和工程技術的發展提供了有力的數學工具。
他分解了白光，發現了光色的秘密，證明了白色光線中含有光譜的所有光色，而且每種光線通過三棱鏡時其折射率各不相同。他還發明反射式望遠鏡，大大開拓了人類認識自然和觀測宇宙現象的視野。
他總結出機械運動的三個基本定律，建立了古典力學體係，為解決繁多的機械運動問題奠定了理論基礎。
他發現了萬有引力定律，建立了天體力學理論體係，把天上的世界與地上的世界統一起來，使人類對於宇宙的認識又大大地加深了一步。
牛頓一生中最偉大的著作《自然哲學的數學原理》一書的發表與出版，在很大程度上說是由於一次偶然的機會。年輕有為的哈雷，在計算行星的運行軌道時，遇到了難題，就來找牛頓幫忙。可是牛頓一時找不到計算結果，於是他便從頭到尾又給哈雷計算一遍。同時，哈雷還發現牛頓的書架上有許多未曾發表的具有較高價值的研究成果，於是就主動提出由他出錢來發表這些著作。這樣，在哈雷和其他朋友的要求下，這部空前偉大的著作終於問世了。在愛因斯坦和他的相對論出現之前，還沒有一篇科學論著對人類思想的發展產生過那麼巨大的影響。牛頓解釋了宇宙的力學原理，澄清並闡述了他關於行星及其衛星運行的所有發現。這部巨著在以後的200年中，一直對世界科學思想起著重要的指導作用。
牛頓自1661年6月5日考入劍橋大學，他21歲時，經考試後成為巴羅教授的助手；24歲時成為“選修課研究員”，從而進入劍橋大學教師團；25歲時，成為劍橋大學“主修課研究員”，獲得碩士學位，製成第一架反射望遠鏡。牛頓在他26歲時，開始繼任他的老師巴羅教授的盧卡斯講座教授的職務。第二年牛頓開始寧靜的隱居學者的生活。此後又製成第二架反射望遠鏡。牛頓把望遠鏡送給英國皇家學會，為此，在1672年1月11日，他被接納為皇家學會會員，並且在1703年，因為牛頓在科學上的突出成就，被選為皇家學會的會長。這一榮譽職務，他一直擔任到逝世。
在牛頓生活的時代，英國有一個慣例，即優秀的大學教授到了晚年，社會要予以他較高的地位。
1696年牛頓53歲，從這一年起，他的生活方式和生活環境開始發生劇烈的變化。原來，在他大學知交同學，當時的英國財政大臣查爾斯·蒙塔古的推薦下，牛頓擔任了造幣局的總監之職。當時英國貨幣製度混亂，物價不穩定，人民生活困苦不堪。在國際上英國的貨幣也失去了信用。麵對這種局麵，牛頓毅然上任，並遷居倫敦，每天同改革貨幣工作打交道。同時，又要與各種困難和各種誘惑作鬥爭。經過3年的努力工作，牛頓終於出色地完成了貨幣改革工作。1699年，牛頓被提升為造幣局局長。
由於造幣局工作繁忙，同時，牛頓也是為給年輕學者讓路，在1701年，他主動辭去了從青年時代起一直擔任了30多年的劍橋大學盧卡斯講座教授的職務，從此便退出了劍橋大學。盡管如此，令人衷心欽佩的是，牛頓仍然不斷地堅持各種研究活動。如他製訂了一個曆書的修改方案；研究了確定溫度刻度的方法；發現了“牛頓的冷卻定律”；出版了《光學》這部有關光學研究成果的著作。這是牛頓可以與《自然哲學的數學原理》相媲美的一部巨著。這位不知疲倦的科學家、學術界的權威，在1703年11月30日被選為英國皇家學會的會長，而且雖然每年改選一次，但他一直連選連任，直到逝世。
1705年，牛頓由於優異的科學成就和他在造幣局的出色工作，獲得了當時社會的最高評價和極高的榮譽。英國女王安娜在劍橋大學親自授予牛頓英國國勳爵士的爵位，並在禮儀結束時舉行盛大宴會。像這樣崇高的禮遇在英國還是空前的。牛頓身為自然科學家獲此殊榮還是破天荒第一次的。