Em 1666, ao observar um raio de sol através de um prisma, descobre que a luz branca é uma mistura de cores que podem ser separadas pela refração. Com base nessa ideia, desenvolve o primeiro telescópio de reflexão. Em 1669 torna-se professor de matemática em Cambridge, onde cria a teoria gravitacional. O trabalho é publicado em 1687 no livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural.
Em 1689 é eleito membro do Parlamento como representante da Universidade de Cambridge. É reconhecido por revolucionar a física e a matemática já em sua época. É agraciado pela Coroa com o título de sir em 1705. No final da vida, em Londres, dedica-se exclusivamente a estudos teológicos.