Isaac Newton sündis 4. jaanuaril 1643 Lincolnshire krahvkonnas Woolsthorpe’i külas, mis asub kümmekond kilomeetrit Granthami linnakesest lõuna pool. Inglismaal kuni 1752. aastani kehtinud vana ehk juuliuse kalendri järgi on ta sünniaastaks 1642 (25. detsember), mis on ka Galilei surma-aasta. Nii on ilus mõelda, nagu võtnuks Galilei töö lõpuleviija Newton oma eelkäijalt sümboolse teatepulga. Teine niisama tähendusrikas aasta on füüsika ajaloos 1879, mil suri J. C. Maxwell, esimese oma loomult relativistliku füüsikateooria looja, ja sündis A. Einstein, relatiivsusteooria alusepanija.

Newtoni elukäik on üsna sündmustevaene: tal ei olnud perekonda, väheste lähemate sõpradega sidusid teda eeskätt teaduslikud ja tööalased huvid. Ta ei võtnud ette pikki reise ega arendanud pühendumist nõudvat ühiskondlikku tegevust. Farmerist isa, samuti Isaac, suri enne poja sündi. Poiss oli enneaegne, kidur ja pisike; algul ei usutudki, et ta ellu jääb. Ometi elas Isaac Newton 84-aastaseks ja oli kogu aeg suhteliselt hea tervisega, ei kasutanud kunagi prille ja kaotas kogu elu jooksul vaid ühe hamba. Pärast ema teistkordset abiellumist kasvatas poissi emapoolne vanaema. Alghariduse sai Newton Granthami linnakoolis ja jätkas õpinguid sealses kuninglikus koolis (Free Grammar School of Edward VI). Kuna sugulaste hulgas oli arste, apteekreid ja vaimulikke, siis taheti ka temale anda sellesuunalist koolitust.

1661. a. astus Newton Cambridge’i ülikooli. Teda võis sinna soovitada nii ema vaimulikust vend, kes leidis kord poisi lahendamas keerulist matemaatikaülesannet, kui ka kuningliku kooli direktor, kes hindas kõrgelt poisi andekust. Juba koolitee algusajast iseloomustas Newtonit süsteemi- ja korraarmastus, selles suhtes võrreldakse teda sageli Immanuel Kantiga. Esimestel aastatel oli Newton ülikooli subsizer – vähekindlustatud üliõpilane, kes täitis koolituskulude katteks teenri ja abitöölise kohustusi. Samal ajal õppis ta tavapäraseid matemaatilisi aineid: aritmeetikat, geomeetriat, trigonomeetriat, aga ka teoloogiat ja vanu keeli (ladina, kreeka, heebrea) ning tutvus Koperniku süsteemiga.

Tol ajal oli Cambridge’i ülikool saanud üle paarikümneaastasest langusest, mille olid põhjustanud Inglismaa kodusõda (1642–48) ja korduvad katkuepideemiad. 1663. a. paranes olukord ka Trinity College’is, kus õppis Newton. Kauaaegne parlamendisaadik ja Cambridge’i ülikooli kasvandik Henry Lucas (u. 1610 – 1663) pärandas oma varanduse heategevuseks ja selle arvel avati ülikoolis uus reaalteaduste (matemaatika, astronoomia, mehaanika) professuur (praegune Lucasian Professorship of Mathematics). Sellele kohale asus palju reisinud, laia silma- ja huvideringiga noor õppejõud Isaac Barrow (1630–77), kes oli saanud 1660. a. Cambridge’i kreeka keele professoriks ja olnud aasta (1662) filosoofiaprofessor Londoni ülikoolis. Elavaloomuline ja vitaalne Barrow oskas hinnata Newtoni võimeid ning ilmselt tema soovitusel uuris Newton juba 1663. a. J. Kepleri „Optikat“, R. Descartes’i „Geomeetriat“, aga ka muusikateooriat ja hakkas korraldama optikakatseid. Kohustuslik õppetöö kulges Newtonil raskusteta. Kiiresti ja loomulikus järjekorras läbis ta kõik nõutavad õppeetapid: 1664. a. sai täisüliõpilaseks (scolar) ja omandas jaanuaris 1665 bakalaureusekraadi. Sama aasta sügisel katkes õppetöö Cambridge’is katkuepideemia tõttu; kui see sügisel 1667 jätkus, valiti Newton nooremstipendiaadiks (minor fellow) ja õpetajaskonna liikmeks ning märtsis 1668 vanemstipendiaadiks (major fellow). Juulis 1668 omistati talle kunstide magistri (magister of arts) kraad. 1669. a. loovutas Barrow Newtonile oma professuuri Trinity kolledžis ja läks Londonisse õukonna kanoonikuks, kuid kolme aasta pärast (1672) tuli tagasi Trinity kolledži rektoriks (master). J. Barrow’ Lucase professuuri aastatest pärineb tema loengukursus „Lectiones opticae et geometricae“, mille käsikiri valmis 1668, trükist ilmus see 1669. a. See oli antiikautoritele (Archimedes, Eukleides, Apollonius) toetuv geomeetriauurimus, mis optika osas sisaldas vaieldavaid seisukohti. Käsikirja töötas läbi Newton, kes tegi autorile hulga täiendusettepanekuid ja lisas oma kommentaare. Barrow’ põhitulemused kuuluvadki geomeetriasse, tema arendatud kõvera puutuja leidmise meetodist lähtus Newton fluksioonide arvutuse väljatöötamisel.

Saanud täisüliõpilaseks, alustas Newton Cambridge’is optikauuringuid. Need katkesid, nagu kogu õppetöö Cambridge’is, eespool mainitud katkuepideemia tõttu, millesse Londonis suri umbes 30 000 inimest. Nagu paljud teised, läks ka Newton linnast maale katkupakku. Augustist 1665 kuni märtsini 1667 viibis ta põhiliselt kodukülas Woolsthorpe’is, vaid kevadsuvel 1666 oli ta kolm kuud Cambridge’is. See pooleteiseaastane periood oli üks viljakamaid tema elus. Siin formuleeris Newton gravitatsiooniteooria alused, lahendas planeetide liikumise põhiülesande – kahe keha probleemi – ja töötas selleks välja diferentsiaalarvutuse oma versiooni – fluksioonide meetodi.