牛頓出生在英國林肯郡伍爾索普村一個普通農戶家，他的母親和祖母以幾個月前剛去世的他的父親的名字——伊薩克·牛頓為這個新生的男孩取名。

牛頓從小與那些喜歡打打鬧鬧的男孩子不大合得來，他喜歡安靜地思考問題，愛好發明，手工做得特別好，他製作的風車、風箏、日晷滴漏都十分精巧，因此，大家都稱他作“小巧匠”。

中學，牛頓進入離家十多公里的格蘭賽姆皇家學校，寄宿在藥劑師克拉克家中。當時的藥房就像一個小小的化學實驗室，牛頓在這裡學到了許多化學知識，萌發了對科學的熱愛。

14歲時，牛頓的家境每況日下，不得不中途輟學，回家務農。幸虧格蘭賽姆的校長和他的舅父都很看重牛頓的天才，認為他應該繼續深造，在他們的再三勸說下，牛頓的母親才讓他復學。

1661年，牛頓以減費生的名義考上了著名的劍橋大學的三一學院。所謂減費生就相當於現在的半工半讀，靠給學院的教授、研究員打工獲得獎學金。

牛頓入學後的第二年，三一學院設立了盧卡斯講座，專門講授自然科學知識。這個講座的第一任教授是皇家學會會員、博學多才的數學家巴羅。牛頓把巴羅看作是對他一生幫助最大的恩師。是他把牛頓引向了近代自然科學，特別是光學和數學。巴羅對他的這個得意門生非常欣賞甚至崇敬，他常說：“我對數學雖略有造詣，但與牛頓相比，只能算個小孩。”後來，巴羅主動把盧卡斯講座的教授職位讓給了牛頓，使剛剛26歲的牛頓成為教授。

1665年到1667年，英國發生了可怕的瘟疫，僅倫敦一地，1665年夏就有3萬人死於瘟疫。劍橋大學不得不停課，大家都分散到了人口比較稀少的鄉下，牛頓也回到了他的家鄉伍爾索普村避難。

在伍爾索普的這兩年，是牛頓一生中創造力最旺盛的時期。牛頓自己曾說過，他的許多重大研究的基本思想，都是在這兩年中形成的，以後不過是使這些思想加以發展、完善。正是在這兩年間，他發現了微積分法、白色光的組成，還有著名的萬有引力定律。