Rien ne semble le destiner à sa vocation de chercheur. Dans l’exploitation familiale, il passe pourtant plus de temps penché sur les machines agricoles qu’à s’occuper du bétail. Il invente toutes sortes de procédés pour en améliorer les techniques de fonctionnement.
Impressionnés par ses facilités, ses parents l’envoient à 18 ans au Trinity Collège de Cambridge. Il y poursuit des études durant sept ans, des années où il se perfectionne dans les sciences, l’astronomie, l’alchimie, la théologie, se nourrissant de tous les ouvrages qu’il consulte. Il passe de longues heures à la bibliothèque et écoute scrupuleusement et inlassablement ses maîtres et enseignants. Lorsque la peste sévit à Londres, il doit rentrer chez lui et vit en ermite, reclus, passant son temps le nez dans les livres pour approfondir ses connaissances et ses recherches personnelles sur l’optique, les mathématiques, la physique.
C’est à ce moment-là et en ce lieu retiré qu’il initiera la grande majorité de ses théories, concepts et formules. Il développe ici sa propre conviction sur la loi de l’attraction, inspirée par l’épisode très connu, d’une pomme qui chute un jour de l’arbre sur sa tête. Se faisant, cette action lui révèle spontanément les fondements de la gravitation universelle, qu’il démontrera savamment. Petit à petit il élabore donc l’analyse mathématique moderne, revisitant les codes et usages en vigueur. Reconnu pour ses travaux il reprend en 1669 la chaire de Mathématiques de son maître en la matière, Isaac Barrow. Une fonction dans laquelle il excellera durant 26 ans. À la veille de ses 30 ans, il entre à la Royal Society de Londres, et met au point son fameux télescope à miroir sphérique. Il profite de ce poste pour offrir à la communauté scientifique la multitude de raisonnements, réflexions et analyses qu’il a alors accomplis. À partir de 1675 il commence donc à publier le fruit de ses recherches.
Son œuvre majeure sera éditée en 1687. Il s’agit des Principes mathématiques de la Philosophie naturelle. Cet ouvrage en trois volumes, prouve, entre autres, l’application des mathématiques dans les phénomènes naturels. Force, inertie, accélération, gravitation, mouvement des fluides, lois du choc, et bien d’autres théories font partie intégrante de ce recueil incontournable pour les sciences. Il donne des explications sur l’ensemble des phénomènes naturels, marées, positions des comètes, perturbations planétaires, et des affirmations qui font vaciller la pensée universelle et ouvre sur de nouvelles perspectives. Il se place en personnalité essentielle, dont le caractère autodidacte n’échappe à personne. Il voue sa vie à l’observation, à la recherche, travaillant dans une ferveur quasi mystique, ascète et éloigné de ses pairs. Il décède à l’âge de 85 ans, et sera inhumé avec les honneurs auprès de rois d’Angleterre, à l’Abbaye de Westminster.