根據現代日歷，1643 65438+10月4日，艾薩克？6?1牛頓出生在英國林肯郡鄉下的壹個小村莊埃爾肖普莊園。牛頓出生時，英格蘭沒有采用教皇的最新歷法，因此他的生日被記錄為1642的聖誕節。牛頓出生前三個月，他的父親，也就是艾薩克剛剛去世。由於早產，剛出生的牛頓非常瘦弱；傳聞他的母親漢娜。6?1艾斯庫曾經說過，牛頓出生時小到可以把他放在壹個誇脫的杯子裏。牛頓3歲時，他的母親再婚，並與她的新婚丈夫巴納巴斯住在壹起？6?1牧師巴納巴斯·史密斯的家，並把牛頓托付給他的祖母馬喬裏？6?1 Ayscough。年輕的牛頓不喜歡他的繼父，而且因為母親嫁給他，他對母親懷有敵意。牛頓甚至“威脅我叫史密斯的父母把他們和房子壹起燒掉……”
從12歲到17歲，牛頓在國王中學學習，在學校圖書館的窗臺上可以看到他的簽名。他輟學了，並於1659+00年6月回到埃爾肖爾普村，因為他守寡的母親希望牛頓成為壹名農民。雖然牛頓遵從了母親的意願，但據牛頓的同齡人說，務農讓牛頓相當不開心。幸運的是，國王中學的校長亨利？6?亨利·斯托克斯說服了牛頓的母親，牛頓被送回學校完成學業。他在18歲時完成了中學學業，並獲得了壹份完美的畢業報告。
6月，他進入劍橋大學三壹學院。當時學院的教學以亞裏士多德的理論為基礎，但牛頓更喜歡閱讀笛卡爾等現代哲學家和伽利略、哥白尼、開普勒等天文學家的壹些更先進的思想。1665年，他發現了廣義二項式定理，並開始發展壹套新的數學理論，這就是舉世聞名的微積分。1665年，牛頓獲得了學位，為了防止倫敦大瘟疫，大學關閉了。在接下來的兩年裏，牛頓繼續在家裏研究微積分、光學和萬有引力定律。
數學
大多數現代歷史學家認為，牛頓和萊布尼茨獨立發展了微積分，並為其創造了自己獨特的符號。據牛頓身邊的人說，牛頓比萊布尼茨早幾年提出他的方法，但他在1693之前幾乎沒有發表過任何東西，直到1704他才給出他的完整敘述。與此同時，萊布尼茨在1684中發表了他的方法的完整說明。此外，萊布尼茨的符號和“微分法”在歐洲大陸被完全采用，這種方法在大約1820年後也被英國采用。萊布尼茨的筆記本記錄了他的思想從早期到成熟階段的發展過程，但在已知的記錄中只發現了牛頓的最終結果。牛頓聲稱他壹直不願意發表他的微積分，因為他害怕被嘲笑。牛頓和瑞士數學家尼古拉？6?1法蒂奧？6?丟勒（1）是密切相關的，後者從壹開始就被牛頓的萬有引力定律所吸引。年，丟勒打算編纂壹部新版的牛頓自然哲學數學原理，但他始終沒有完成。壹些研究牛頓的傳記作家認為，他們的關系中可能有愛情的成分。然而，兩人的關系在1694中冷卻下來。當時，丟勒還與萊布尼茨交換了幾封信。
1699年初，皇家學會的其他成員（牛頓是其中之壹）指責萊布尼茨剽竊牛頓的成果，爭論爆發於1711。牛頓皇家學會宣布，壹項調查表明牛頓是真正的發現者，而萊布尼茨被譴責為騙子。但後來，人們發現對萊布尼茨的調查評論的結論是牛頓自己寫的，因此該調查受到了質疑。這導致了牛頓和萊布尼茨之間關於微積分的激烈爭論，並摧毀了他們的生活，直到後者於1716年去世。這場爭論在英國和歐洲大陸的數學家之間拉開了壹條鴻溝，並可能阻礙了英國數學至少壹個世紀的發展。
牛頓被廣泛認可的成就之壹是適用於任何冪的廣義二項式定理。他發現了牛頓恒等式和牛頓法，對二元三次曲線進行了分類，對有限差分理論做出了巨大貢獻，並首次利用分數指數和坐標幾何得到了丟番圖方程的解。他用對數逼近調和級數的部分和（這是歐拉求和公式的先驅），並第壹次自信地使用冪級數和還原冪級數。他還發現了π的新公式。
他在1669年被授予盧卡斯數學教授。在那壹天之前，劍橋或牛津的所有成員都被任命為聖公會牧師。然而，盧卡斯教授職位的條件要求持有人不得在教會中活躍（大概是為了讓持有人可以花更多時間進行科學研究）。牛頓認為他應該免除文書工作的條件，這需要查理二世的許可，後者接受了牛頓的意見。這就避免了牛頓的宗教觀點與聖公會信仰之間的沖突。
光學
從1670到1672，牛頓負責教授光學。在此期間，他研究了光的折射，並表明棱鏡可以將白光分散成彩色光譜，而透鏡和第二棱鏡可以將彩色光譜重新組合成白光。
他還通過分離單色光束並照射到不同物體上的實驗發現，彩色光不會改變其性質。牛頓還註意到，有色光無論被反射、散射還是發射都會保持相同的顏色。因此，我們觀察到的顏色是物體和特定顏色的光結合的結果，而不是物體產生的顏色的結果。
從這項工作中，他得出了以下結論:任何折射望遠鏡都會受到光散射成不同顏色的影響，因此他發明了反射望遠鏡（現在稱為牛頓望遠鏡）來避免這個問題。他自己打磨鏡片，用牛頓環測試鏡片的光學質量，制造出優於折射望遠鏡的儀器，這主要得益於它的大口徑鏡片。1671年，他在皇家學會展示了他的反射式望遠鏡。皇家學會的興趣促使牛頓出版了他的《色彩筆記》，該筆記後來被擴展成壹本名為《光學》的書。但是羅伯特什麽時候？6?在胡克批評了牛頓的壹些觀點後，牛頓對這些觀點非常不滿，並退出了辯論。兩人從此反目成仇，壹直持續到胡克去世。
牛頓認為光是由粒子或微粒組成的，通過加速穿過光學致密介質會發生折射，但他還必須將它們與波聯系起來才能解釋光的衍射現象。然而，後來的物理學家更喜歡用純光波來解釋衍射現象。量子力學、光子和波粒二象性的現代觀點與牛頓對光的理解幾乎沒有共同之處。
在1675的《解釋光的性質的假說》壹書中，牛頓假設了以太的存在，並認為粒子之間的力傳遞是通過以太進行的。但是牛頓和神學家亨利壹起工作？6?在1摩爾的接觸後，他重新燃起了對煉金術的興趣，並使用來自密封主義中粒子吸引和排斥的想法的神秘力量來解釋它，取代了之前以太存在的假設。約翰，壹位在牛頓煉金術方面有很多著作的經濟學家？6?1梅納德？6?1凱恩斯曾說:“牛頓不是理性時代的第壹人，他是最後壹個煉金術士。”但牛頓對煉金術的興趣與他對科學的貢獻密切相關，當時煉金術和科學之間並沒有明顯的區別。如果他不依靠神秘主義來解釋真空中距離的作用，他可能不會發展他的引力理論。（見艾薩克？6?1牛頓的神秘研究）
1704年，牛頓寫了《光學》，在書中他闡述了光的粒子理論。他認為光是由非常微小的粒子組成的，而普通物質是由粗粒子組成的，並推測如果通過某種煉金術轉化，“物質和光不能相互轉化嗎？”物質不能從進入其結構的輕粒子中獲得主要活性嗎？牛頓還用玻璃球制作了摩擦靜電發生器的雛形。
力學和重力
從65438年到0679年，牛頓繼續研究力學:引力及其對行星軌道的影響，開普勒行星運動定律，以及與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學方面的討論。他將自己的成就歸功於《軌道上物體的運動》（1684）壹書，該書包含了後來在《原理》中形成的初步運動定律。
《自然哲學的數學原理》（現在常稱為《原理》）中的埃德蒙？6?在1哈雷的鼓勵和支持下，於7月5日1687出版。在這本書中，牛頓闡述了三條運動定律，這三條定律在接下來的兩百年裏被視為真理。牛頓用拉丁語“引力”來命名現在的引力，並定義了萬有引力定律。在這本書中，他還提出了第壹個基於波義耳定律分析和測量空氣中聲速的方法。