Newton đóng vai trò quan trọng trong cuộc Cách mạng Khoa học và phong trào Khai sáng. Năm 1687, ông xuất bản cuốn Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Các nguyên lý toán học của triết học tự nhiên), đánh dấu bước đột phá lớn trong việc thống nhất các nguyên lý vật lý và đặt nền móng cho cơ học cổ điển. Bên cạnh đó, Newton có nhiều nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực quang học, góp phần làm sáng tỏ bản chất của ánh sáng và màu sắc. Ông cũng tiên phong trong việc phát triển phép tính vi phân và tích phân, dù sau này nhà toán học người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz phát triển phương pháp này một cách độc lập. Ngoài ra, Newton không ngừng nghiên cứu và hoàn thiện phương pháp khoa học, đặt nền tảng cho sự phát triển của khoa học hiện đại.
Công trình và đóng góp khoa học
Trong Principia, Newton thiết lập các định luật về chuyển động và vạn vật hấp dẫn, trở thành nền tảng khoa học trong nhiều thế kỷ trước khi thuyết tương đối ra đời. Ông sử dụng mô hình toán học của lực hấp dẫn để suy ra các định luật chuyển động hành tinh của Kepler, giải thích thủy triều, quỹ đạo sao chổi, hiện tượng tuế sai điểm phân và nhiều hiện tượng thiên văn khác, qua đó khẳng định tính chính xác của mô hình nhật tâm trong Hệ Mặt Trời.
Newton giải quyết bài toán hai vật thể và đặt nền móng cho bài toán ba vật thể. Ông chứng minh rằng các nguyên lý vật lý có thể áp dụng đồng thời cho cả chuyển động trên Trái Đất và trong vũ trụ. Dự đoán của ông về hình dạng cầu dẹt của Trái Đất sau này được xác nhận nhờ các phép đo địa lý của Maupertuis, La Condamine và nhiều nhà khoa học khác, giúp củng cố vị thế của cơ học Newton trong giới khoa học châu Âu. Ngoài ra, ông cũng thực hiện tính toán đầu tiên về tuổi của Trái Đất bằng phương pháp thực nghiệm.
Trong lĩnh vực quang học, Newton chế tạo kính thiên văn phản xạ đầu tiên và phát triển lý thuyết về màu sắc sau khi quan sát thấy rằng lăng kính có thể tách ánh sáng trắng thành các màu quang phổ. Ông tập hợp những nghiên cứu này trong cuốn Opticks, xuất bản năm 1704. Newton cũng tiên phong trong việc sử dụng lăng kính để mở rộng chùm tia sáng và phát triển hệ thống lăng kính nhiều lớp, một bước tiến quan trọng trong sự ra đời của laser điều chỉnh bước sóng sau này.
Ngoài quang học, Newton đưa ra định luật làm mát thực nghiệm đầu tiên, đặt nền tảng cho ngành truyền nhiệt đối lưu. Ông cũng thực hiện tính toán lý thuyết đầu tiên về tốc độ âm thanh, giới thiệu khái niệm chất lỏng Newton và vật đen tuyệt đối. Bên cạnh đó, ông còn có những nghiên cứu sơ khai về điện học.
Trong lĩnh vực toán học, Newton có nhiều đóng góp quan trọng ngoài việc sáng lập phép tính vi phân và tích phân. Ông tổng quát hóa định lý nhị thức cho mọi số thực, phát triển chuỗi Puiseux, phát biểu định lý Bézout, phân loại hầu hết các đường cong bậc ba trên mặt phẳng và nghiên cứu phép biến đổi Cremona. Ông cũng đề xuất phương pháp xấp xỉ nghiệm của một hàm và phát triển công thức Newton-Cotes cho tích phân số. Ngoài ra, ông khai sinh ngành giải tích biến phân, đưa ra dạng sơ khai của phân tích hồi quy và tiên phong trong lĩnh vực phân tích vectơ.
Newton theo học tại Trinity College và ở tuổi 26, ông trở thành giáo sư Lucasian thứ hai về Toán học tại Đại học Cambridge. Dù là một tín đồ Kitô giáo sùng đạo, ông không theo quan điểm chính thống khi bác bỏ học thuyết Ba Ngôi và từ chối chịu chức trong Giáo hội Anh, điều hiếm thấy ở các giảng viên Cambridge thời đó.
Bên cạnh các công trình khoa học, Newton dành nhiều thời gian nghiên cứu giả kim thuật và niên đại Kinh Thánh, nhưng ông không công bố phần lớn những nghiên cứu này trong suốt cuộc đời. Trong lĩnh vực chính trị, ông liên kết với Đảng Whig và từng giữ ghế Nghị sĩ đại diện cho Đại học Cambridge trong hai nhiệm kỳ ngắn (1689–1690 và 1701–1702). Năm 1705, Nữ hoàng Anne phong tước hiệp sĩ cho ông. Trong ba thập kỷ cuối đời, Newton sống tại London, lãnh đạo Xưởng đúc tiền Hoàng gia với vai trò Warden (1696–1699) rồi Master (1699–1727), nơi ông cải tiến độ chính xác và bảo mật của tiền tệ Anh. Đồng thời, ông đảm nhiệm chức Chủ tịch Hội Hoàng gia từ năm 1703 cho đến khi qua đời vào năm 1727.
