Newton 1660'lı yılların başında, Cambridge'de veba salgını nedeniyle kapatılan üniversiteden ayrılıp annesinin Lincolnshire'daki çiftliğine döndü. O yıllarda — sonradan kendisi 'mucize yılları' diye anlatacaktır — diferansiyel hesabın temellerini attı, beyaz ışığın renklere ayrılışını anladı ve gezegen yörüngelerini açıklayan bir kuvvet yasası tasarladı: kütleçekim.

Ama bunları yirmi yıl boyunca tam olarak yayımlamadı. Sonunda gökbilimci Edmond Halley'in ısrarıyla (ve büyük ölçüde Halley'in kendi parasıyla bastırdığı) 1687'de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica çıktı. Üç ciltlik bu çalışma üç hareket yasasını formüle ediyor, evrensel kütleçekim yasasını ortaya koyuyor ve Kepler'in gezegen yörüngelerini bu yasalardan matematiksel olarak türetiyordu.

Principia'nın asıl devrimci yanı sonuçlarının kapsamıdır: aynı denklemler ay'ın yörüngesini ve elmanın düşüşünü açıklıyor; gökyüzü ile yeryüzü artık ayrı yasalar tarafından yönetilen iki ayrı bölge değil, tek bir tutarlı sistemdir. Bu fikir, bilimin tüm sonraki yapısını biçimlendirdi — 19. yüzyılın elektrodinamiği, 20. yüzyılın termodinamiği ve hatta görelilik bile Newton çerçevesinden yola çıkıp onu sınırlarına götürmüştür. Aynı zamanda Newton fiziği, Sanayi Devrimi'nin mühendislik temelini de oluşturdu: köprüler, makineler, balistik, gemi tasarımı.