早年生活
牛顿出生的房子，位於英格兰林肯郡伍尔索普
牛顿曾就讀的国王学校
国王学校窗台牛頓的簽名
1642年12月25日（儒略历[a]），艾萨克·牛顿出生于英國英格兰東密德蘭林肯郡南凱斯蒂文（英语：South Kesteven）科爾斯沃斯村畔伍爾索普的伍尔索普庄园。他的父亲同样名为艾萨克·牛顿，在他出生前三个月去世。由于早产的缘故，刚出生的牛顿十分瘦小；传闻他母亲汉娜·艾斯库曾说过，牛顿刚出生時小得可以装进一夸脱的馬克杯。牛顿3岁时，母亲改嫁并住进了新丈夫巴纳巴斯·史密斯牧师位於北威特姆的家，而把牛顿托付给了他的外祖母玛杰里·艾斯库。年幼的牛顿不喜欢他的继父，并因母亲嫁给他的事而对母亲持有一些敌意，牛顿甚至曾經寫下：「威胁我的繼父與生母，要把他们连同房子一起烧掉。」[4]
据《数学大师》和《數學史介紹》兩書記載：“牛顿在乡村学校开始学校教育的生活，后来被送到了格蘭瑟姆的国王学校，并成为了该校最出色的学生。在国王中学时，他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克家中，并在19岁前往剑桥大学求学前，与药剂师的继女安妮·斯托勒订婚。之後因為牛顿专注于他的研究而使得爱情冷却，斯托勒小姐嫁给了別人，牛顿也終生未娶。”[5][6]
不过據和牛頓同時代的友人威廉·斯蒂克利（英语：William Stukeley）所著的《艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄》（ 英語维基文库中与本条目相关的原始文献：艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄）一書的描述，斯蒂克利在牛頓死後曾訪問過文森特夫人，也就是當年牛頓的戀人斯托勒小姐。文森特夫人的名字叫做凯瑟琳，而不是安妮，安妮是她的妹妹[b]，而且夫人仅表示牛顿當年寄宿時對她只不過是「懷有情愫」的程度而已。
从12岁左右到17岁，牛顿都在国王学校学习，在该校图书馆的窗台上还可以看见他当年的签名。他曾从学校退学，并在1659年10月回到伍尔索普，因為他再度守寡的母亲想让牛顿当一名农夫。牛顿雖然顺从了母亲的意思，但据牛頓的同儕后来的叙述，耕作工作讓牛顿相當不快樂。所幸国王中学的校长亨利·斯托克斯说服了牛頓的母亲，牛顿又被送回了学校以完成他的学业。他在18岁时完成了中学的学业，并得到了一份完美的毕业报告。牛顿的学业成绩如此优秀，部分原因是为了挑战和报复一个学校恶霸。剑桥心理学家西蒙·拜昂-柯恩（英语：Simon Baron-Cohen）认为，牛顿很可能患有亞斯伯格症候群。
1661年6月，他进入了剑桥大学的三一学院。在那时，该学院的教学基于亚里士多德的学说，但牛顿更喜欢阅读一些勒奈·笛卡儿等现代哲学家以及伽利略·伽利莱、尼古拉·哥白尼和约翰内斯·开普勒等天文学家更先进的思想。1665年，他发现了广义二项式定理，并开始发展一套新的数学理论，也就是后来为世人所熟知的微积分学。在1665年，牛顿获得了学位，而大学为了预防伦敦大瘟疫而关闭了。在此后两年裡，牛顿在家中继续研究微积分学、光学和万有引力定律。
1667年，牛顿获得奖学金，作为研究生重返剑桥大学三一学院。按照规定，只有被正式任命的牧师才有资格成为剑桥大学三一学院的研究生，由于持有非正统的宗教观点，牛顿不愿意成为牧师。但牧师职位的任命没有最后期限，因此牛顿先获得了研究生的名额，而牧师职位的任命被无限期地延后了。但是等后来牛顿被任命为卢卡斯数学教授席位时问题就来了，如此重要的职位不可能回避牧师职位任命这一条件。然而，牛顿获得了查理二世的许可，还是绕开了这一限制(参见“中年生活”)。
中年生活
主条目：艾萨克·牛顿的中年生活
数学
多数现代历史学家都相信，牛顿与莱布尼茨分别独立发明了微积分学。根据牛顿周围的人所述，牛顿要比莱布尼茨早几年得出他的方法，但在1693年以前他几乎没有发表任何内容，并直至1704年他才给出了其完整的叙述。其间，莱布尼茨已在1684年发表了他的方法的完整叙述。两人创造了不同的微积分符号，欧洲大陆全面采用莱布尼茨符号，而英国坚持使用牛顿的微积分符号，直到1820年才全面采纳莱布尼兹的符号。莱布尼茨的笔记本记录了他的思想从初期到成熟的发展过程，而在牛顿已知的记录中只发现了他最终的结果。
牛顿与瑞士数学家尼古拉·法蒂奥·丢勒的联系十分密切，后者一开始便被牛顿的引力定律所吸引。1691年，丢勒打算编写一个新版本的牛顿《自然哲学的数学原理》，但从未完成它。在1694年这两个人之间的关系冷却了下来。在那个时候，丢勒还与莱布尼茨交换了几封信件。
1699年初，皇家学会（牛顿也是其中的一员）的成员们指控莱布尼茨剽窃了牛顿的微积分成果，这导致了激烈的牛顿与莱布尼茨的微积分学论战（英语：Leibniz–Newton calculus controversy）。最终英国皇家学会宣布牛顿是微积分真正的发明者，斥责莱布尼茨剽窃。但后来人们发现该调查评论莱布尼茨的结语是牛顿本人书写。這場持續多年的激烈糾紛，玷污了牛頓與萊布尼茨聲譽，直到莱布尼茨在1716年往生後才暫時停止。[7]:356-362
牛顿的一项被广泛认可的成就是广义二项式定理，它适用于任何幂。他发现了牛顿恒等式、牛顿法，分类了立方面曲线（两变量的三次多项式），为有限差理论作出了重大贡献，并首次使用了分式指数和坐标几何学得到丢番图方程的解。他用对数趋近了调和级数的部分和（这是欧拉求和公式的一个先驱），并首次有把握地使用幂级数和反转幂级数。他还发现了π的一个新公式。
他在1669年被授予卢卡斯数学教授席位。在那一天以前，剑桥或牛津的所有成员都是经过任命的圣公会牧师。不过，卢卡斯教授之职的条件要求其持有者不得活跃于教堂（大概是如此可让持有者把更多时间用于科学研究上）。牛顿认为应免除他担任神职工作的条件，这需要查理二世的许可，后者接受了牛顿的意见。这样避免了牛顿的宗教观点与圣公会信仰之间的冲突。
光学
从1670年到1672年，牛顿负责讲授光学。在此期间，他研究了光的折射，表明稜镜可以将白光发散为彩色光谱，而透镜和第二个稜镜可以将彩色光谱重组为白光。
牛顿1672年使用的6英寸反射望远镜复制品，为皇家学会所拥有
《光学》
他还通过分离出单色的光束，并将其照射到不同的物体上的实验，发现了色光不会改变自身的性质。牛顿还注意到，无论是反射、散射或发射，色光都会保持同样的颜色。因此，我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果，不是物体产生颜色的结果。
牛顿发现稜镜可将白光发散为彩色光谱
由此，他得出如下结论：任何折射望远镜都会受到光色散成不同颜色的影响，并因此发明了反射望远镜（现称作牛顿望远镜）来克服这个困难。他自己打磨大直径的镜片，使用牛顿环来检验镜片的光学品质，从而制造出了优于折射望远镜的仪器。1671年，他向皇家学会展示了自己的反射望远镜，随后出版了自己的光学笔记，后来扩编为《光学》一书。罗伯特·胡克批评了牛顿的某些观点，牛顿对此很不满，并退出了辩论会。两人自此以后成为了敌人，这一直持续到胡克去世。
牛顿认为光是由粒子或微粒组成的，并会因加速通过光密介质而折射，他认为薄膜的折射和透射现象可以用光的“波动理论”来解释，但自己的“微粒理论”才能更好地解释光学现象，如衍射。[8]1704年，牛顿著成《光学》，其中他详述了光的粒子理论。他认为光是由非常微小的微粒组成的，而普通物质是由较粗微粒组成，并推测如果通过某种炼金术的轉化“難道物质和光不能互相转變嗎？物质不可能由進入其結構中的光粒子得到主要的動力（Activity）嗎？[9]后世的物理学家多持波动理论观点。后来的量子力学则认为光有波动和微粒二重性，称为波粒二象性，虽然该理论中的“微粒”光子与牛顿理论中的“微粒”差别很大。
1675年出版的《解释光属性的假说》（An Hypothesis explaining the Properties of Light）中，牛顿認為粒子间力的传递是透過以太进行的。不過牛顿在与神智學家亨利·莫爾接触后重新燃起了对炼金术的兴趣，並改用源於赫密斯神智學中粒子相吸互斥思想的神秘力量來解釋，替换了先前假設以太存在的看法。拥有许多牛顿炼金术著作的經濟學大師约翰·梅纳德·凯恩斯曾说：“牛顿不是理性時代的第一人，他是最后的一位炼金术士。”[10]但牛顿對炼金术的兴趣卻與他对科学的贡献息息相關[11]，而且在那个时代炼金术与科学也還没有明确的区別。如果他没有依靠神秘学思想来解释穿过真空的超距作用，他可能也不會发展出他的重力理论。
牛顿使用玻璃球制造了原始形式的摩擦静电发电机[12]。
力学
更多信息：数学原理的写成
牛顿自己的《自然哲學的數學原理》副本，并带有为第2版所作的修正
1679年，牛顿重新回到力学的研究中：引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定律、与胡克和佛兰斯蒂德在力学上的讨论。他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》（1684）一书中，该书中包含有初步的、后来在《自然哲学的数学原理》中形成的运动定律。
《自然哲学的数学原理》（现常简称作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下于1687年7月5日出版。该书中牛顿阐述了其后两百年间都被视作真理的三大运动定律。牛顿使用拉丁单词“gravitas”（沉重）来为现今的引力命名，并定义了万有引力定律。在这本书中，他还基于波义耳定律提出了首个分析测定空气中音速的方法。
《原理》的出版使牛顿成为当时最有影响力的科学家。牛顿与其中的瑞士数学家尼古拉·法蒂奥·丢勒建立了非常亲密的关系，直到1693年他们的友谊破裂。
晚年生活
牛顿在1690年代写了很多处理圣经的文字解释的宗教小册子。亨利·摩爾的宇宙信仰和拒绝笛卡爾二元論影响了牛顿的宗教观念。在他发给约翰·洛克的一个从未发表的手稿中，他质疑了三位一体的存在性。
皇家鑄幣廠監管
1696年，牛顿通过当时的财政大臣查爾斯·孟塔古的提携迁到伦敦作皇家铸币厂的监管，一直到去世。他主持英國最大的货币重铸工作，此职位一般都是闲职，但牛顿对该职位非常认真。他估計大約有20%的硬幣是偽造的。偽造貨幣在英國是大逆罪，會被處以極刑。
他掩飾自己的身份而搜集許多證據，然後公布於酒吧和客棧裡。英國法律保留古老且麻煩的習慣，為的是讓起訴有一定的門檻，並將政府部門從司法中分離開來。牛頓為此當上太平紳士，並在1698年6月到1699年聖誕節間引導對200名證人、告密者和嫌疑犯的交叉訊問。而最後牛頓得以勝訴，並在1699年2月執行10名罪犯的死刑。
也許牛頓最偉大的勝利是以國王法律代理人的身份與威廉·查洛納（英语：William Chaloner）對質。查洛納密謀策動一起假的天主教陰謀活動，然後檢舉那些不幸被他誘騙來的共謀者。在向國會請願時，查洛納控告鑄幣廠有償將工具提供給造偽幣者，並請求國會允許他檢查鑄幣廠的生產過程以證明他的控告。他還請求國會采納他所謂的「無法偽造的造幣過程」及「打擊假幣的計劃」。此時，牛頓被激怒，並開始著手調查，以查出查洛納做過事情。在調查中，牛頓發現查洛納參與偽幣製造。他立刻起訴查洛納，可是因為查洛納在高層有一些朋友，所以他被無罪釋放，這讓牛頓感到不滿。在第二次起訴中，牛頓提供確鑿的證據，並成功使查洛納被判處大逆罪。1699年3月23日，查洛納在泰伯恩行刑場处刑。[13]
1701年，牛頓辭去盧卡斯數學教授後。在改革对低成色货币和伪币的流通和惩罚上锻炼他的能力。牛顿在1717年通过安妮女王法案创立在金币和银币之间的联系，非正式的把英镑钱币从银本位转移到金本位；这在当时是重大的改革，相当程度的增加英格兰的财富和稳定。1705年，安妮女王授予牛顿爵士身份，牛顿是第二个被授勋的英国科学家，第一个是弗兰西斯·培根。
皇家学会会长
1703年牛顿成为皇家学会会长和法国科学院的会员。他曾在《原理》的初版中使用天文学家約翰·佛蘭斯蒂德的数据，后来他与约翰交恶，约翰不许他出版自己的星图。牛顿于是在《原理》的后续版本中系统性删除约翰的全部数据。
逝世
威斯敏斯特教堂内的牛顿之墓
牛顿於1727年3月20日[儒略历：1727年3月20日][a]（格里曆：1727年3月31日）在伦敦睡夢中辭世，享壽八十四歲。于西敏寺舉行國葬，成為史上第一個獲得國葬的自然科學家。牛頓終身未婚。[14]
1970年代，对牛顿头发的化学分析显示其中水银含量比正常值超出50多倍，最可能的解释是他从事炼金术所致。汞中毒可能解释牛顿晚年的一些怪异行径。[15]
牛頓之墓位於西敏寺中殿，墓地上方聳立著一尊牛頓的雕像，其石像倚坐在一堆書籍上。身邊有兩位天使，還有一個巨大的地球造型以紀念他在科學上的功績。
英格兰诗人亚历山大·蒲柏為牛頓寫下了以下這段墓誌銘:
“
自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。
上帝说：让牛顿出世吧，
于是一切豁然开朗。
[16]
”