Lisansüstü çalışmasını ertesi yıl tamamlayan Newton 1669 da henüz 27 yaşındayken Cambridge Üniversitesi nde matematik profesörlüğüne getirildi. 1671 de ilk aynalı teleskobu gerçekleştirdi, ve ertesi yıl Royal Society üyeliğine seçildi. Royal Societyye sunduğu renk olgusuna ilişkin bildirisinin eleştirilere hedef olması, özellikle Robert Hooke tarafından şiddetle eleştirilmesi üzerine Newton tümüyle içine kapanarak, bilim dünyasıyla ilişkisini kesti.

1675 de optik konusundaki iki bildirisi yeni tartışmalara yol açtı. Hooke makalelerdeki bazı sonuçların kendi buluşu olduğunu, Newton un bunlara sahip çıktığını öne sürdü. Bütün bu tartışma ve eleştiriler sonucunda 1678 de ruhsal bunalıma giren Newton ancak yakın dostu ünlü astronom ve matematikçi Edmond Halley in çabalarıyla altı yıl sonra bilimsel çalışmalarına geri döndü.

Cambridge Üniversitesinde Katolikliği yaygınlaştırma ve egemen kılma çabalarına karşı başlatılan direniş hareketine öncülük eden Newton, kral düşürüldükten sonra 1689 da üniversitenin parlamentodaki temsilciliğine seçildi. 1693 de yeniden bir ruhsal bunalıma girdi ve yakın dostlarıyla, bu arada Samuel Pepys ve John Locke ile arası bozuldu. İki yıl süren bir dinlenme döneminden sonra sağlığına yeniden kavuştuysa da bundan sonraki yaşamında bilimsel çalışmaya eskisi gibi ilgi duymadı. Daha sonra 1699da Fransız Bilimler Akademisinin yabancı üyeliğine 1703 de Royal Societynin başkanlığına seçildi.

Gelmiş geçmiş bilim adamlarının en büyüklerinden biri olarak kabul edilen Newton, matematik ve fizikte çok önemli buluşlar gerçekleştirdi. Matematikte (a+b)ª ifadesinin üstel seriye açınımını veren genel iki terimli teoremini buldu. Newton un bilime en büyük katkısı mekanik alanındadır. Merkezkaç kuvveti yasası ile Kepler yasalarını birlikte ele alarak kütle çekim yasasını ortaya koydu. Newton hareket yasaları olarak bilinen eylemsizlik ilkesi, kuvvetin kütle ile ivmenin çarpımına eşit olduğunu ifade eden yasa ve etki ile tepkinin eşitliği fiziğin en önemli yasalarındandır.

Newton yaptığı çalışmalarda bazı hesaplamaların içinden çıkamayınca kendi bulduğu formüllere uyması için bazı varsayımlar ortaya atmak zorunda kalmıştır. Kendisi de bu varsayımların hatalı olduğunu bilmesine rağmen bunları kullanmak zorunda kalmış. İlerleyen yıllarda yapılan bilimsel araştırmalarla Newtonun bu hataları tespit edilmiştir. Ama yine de yaptığı çalışmalara kıyasla bunlar göz ardı edilmiştir.