V roku 1661 odišiel študovat na Trinity College v Cambridgei, kde bol jeho učiteľom výborný matematik a fyzik Isaac Barrow. Newtonove štúdiá na univerzite prerušila morová epidémia v rokoch 1665-1667. Newton sa vrátil do rodnej dediny a premýšľal tu nad svojimi budúcimi objavmi. Vtedy mu aj podľa známej legendy vraj na hlavu spadlo povestné jablko, ktoré ho priviedlo na myšlienku o zemskej prítažlivosti. Po návrate do Cambridgea ukončil Newton štúdium a prevzal katedru geometrie po svojom učiteľovi Barrowovi. Počas ďalších rokov sa usilovne venoval vedeckej práci. Jej prvým výsledkom bola konštrukcia zrkadlového ďalekohľadu, ktory nemá optické nedostatky spôsobené šošovkami. Vo svojej práci o optike z roku 1672 Newton ukázal, že biele svetlo je možné zložiť z farebných spektrálnych lúčov a vysvetlil zákonitosti dúhových farieb. Jeho najvýznamnejšie dielo Principia mathematica philosophiae naturalis, Matematické základy prírodnej filozofie, vyšlo v roku 1687 na naliehanie a za materiálnej pomoci známeho astronóma Edmunda Halleyho. Newton v ňom formuloval svoje tri známe pohybové zákony - zákon zotruačnosti, zákon sily a zákon akcie a reakcie. Podľa týchto zákonov sila nie je príčinou pohybu, ale zmeny pohybu. Ak nebude na teleso pôsobiť žiadna sila, bude teleso v pokoji, alebo sa bude samo pohybovať rovnomerným, priamočiarym pohybom. Newton tu tiež uvádza gravitačný zákon, podľa ktorého prítažlivá sila medzi dvoma hmotnými bodmi alebo guľovými telesami sa mení nepriamo úmerne štvorcu vzdialenosti medzi ich stredmi. Na Newtonovu počest bola pomenovaná jednotka sily, newton.

Newton žil osamelo, nikam necestoval, mal len málo priateľov a veľkú nechuť k publikovaniu a verejnému vystupovaniu. Jeho prednášky na univerzite neboli príliš zaujímavé, lebo v nich detailne popisoval svoje experimenty a študenti na ne veľmi nechodili. Viedol vleklé spory o pôvodnosti svojich prác s nemeckým matematikom Gottfriedom Leibnizom (1646-1716), anglickým fyzikom Robertom Hookom (1635-1703), objaviteľom zákona pružných síl a s ďalšími. Napriek svojej ostýchavosti sa Newton angažoval aj vo verejnom živote a bol dvakrát zvolený za člena parlamentu. Jeho život sa zmenil po odchode z Cambridgea v roku 1696 do Londýna, kde mu viedla domácnosť jeho pôvabná a duchaplná neter Bartonová. Páčila sa i Charlesovi Montagueovi, ktorý ako lord Halifax zastával významné politické postavenie a vymohol Newtonovi výnosné miesto správcu kráľovskej mincovne. Newton si plnil svoje úradné povinnosti veľmi svedomito a poslal na popravisko 20 odhalených peňazokazov. Jeho spoločenská prestíž stále rástla, v roku 1703 sa stal prezidentom vedeckej Londýnskej kráľovskej spoločnosti, v roku 1705 bol povýšený do šľachtického stavu. Newton zomrel v Kensingtone, ktorýje dnes súčasťou Londýna a bol pochovaný s najvyššími poctami vo Westminsterskom opátstve.