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Dedicou-se a pesquisar os raios luminosos. Chegou a conclusão que a luz é o resultado do veloz movimento de uma infinidade de minúsculas partículas emitidas por um corpo luminoso. Ao mesmo tempo descobriu que a luz branca resulta da mistura das sete cores básicas. Inventou um novo sistema matemático de cálculo infinitesimal, aperfeiçoou a fabricação de espelhos e lentes, fabricou o primeiro telescópio refletor, descobriu as leis que regem os fenômenos das marés, numa época que as atividades econômicas dependiam da navegação marítima.
Em 1684 o famoso astrônomo Edmund Halley visitou Newton a fim de debater as teorias de Kepler, sobre os movimentos planetários. Halley comprovou que Newton elaborara detalhadamente uma das mais fundamentais de todas as leis, a "Lei de Gravitação Universal". Halley convenceu Newton a publicar suas descobertas e prontificou-se a pagar todos os custos. O resultado foi intitulado "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica", publicado em 1687, em três volumes, escrita inteiramente em latim, a língua científica da época.
Nessa obra também tratou questões sobre pressão atmosférica, velocidade do som e a densidade do ar. Fez previsões para o fim do mundo baseadas nas escrituras bíblicas, especialmente, no livro de Daniel, e que o acontecimento seria no ano de 2060, do calendário gregoriano.
Isaac Newton fez fortuna na Bolsa Londrina. Em 1699 a Rainha Ana nomeou-o diretor da Casa da Moeda. Foi eleito duas vezes membro do Parlamento. Em 1703 foi eleito presidente da Sociedade Real,