Zbudowany przez Newtona paradygmat mechaniki zastąpił wcześniejsze modele Arystotelesa i Kartezjusza i dominował aż do XX wieku, kiedy został poprawiony przez szczególną teorię względności Einsteina. Zasługi Newtona dla mechaniki spowodowały, że na jego cześć jednostkę siły w układzie SI nazwano niutonem (N); mechanika klasyczna (w wersji nierelatywistycznej) bywa nazywana mechaniką Newtona, a płyny dzieli się według właściwości mechanicznych na newtonowskie i nienewtonowskie.
Jedno z największych osiągnięć Newtona to prawo powszechnego ciążenia – czasem nazywane jego nazwiskiem – i zastosowanie go w opisie Układu Słonecznego. Poprawnie przewidział, że te same prawa rządzą ruchem ciał na Ziemi, jak i ruchem ciał niebieskich. Podał matematyczne uzasadnienie dla praw Keplera i rozszerzył je – dowodząc, że orbity (zwłaszcza komet) mogą być nie tylko eliptyczne, ale też hiperboliczne lub paraboliczne. Swój model grawitacji zastosował nie tylko do opisu ciał niebieskich, ale i samej Ziemi – jako pierwszy opisał matematycznie zjawisko pływów morskich i przewidział, że Ziemia jest w przybliżeniu elipsoidą spłaszczoną na biegunach. Analizował też kosmologiczne konsekwencje swojej teorii jak paradoks grawitacyjny.