我们知道哥白尼的“日心说”，也知道开普勒通过分析太柯勃拉（1546-1601）的大量观测数据，归纳得到了他有名的行星运动三大定律。由于这些定律是以积分（而非微分）形式出现的，所以除了对当时观察到的天体运动之外，不具有更普遍的意义。但这却代表了自然科学工作方法的第一部曲——“观察”。
伽利略利用自制的望远镜，观察到金星的盈亏现象，肯定了“日心说”的正确性，他创始了自然科学工作方法的第二部曲——“实验”。牛顿在伽利略和他自己的大量实验基础上，抽象外推，把实践的结果上升为理论。他大胆外推，提出了有名的牛顿三大运动定律。这个飞跃性的步骤，形成了自然科学工作方法的第三部曲——“理论”。
“科学方法”的三部曲“观察，实验，理论”便由开普勒，伽利略和牛顿完成了。也正是从牛顿开始，人类在认识自然的方法上，出现了一个崭新的时代。关于牛顿三大运动定律，实际上来说，只有第二第三两定律才是具有实质性，起到纲领性作用的真正的“定律”。让我们用数学的形式来举个例子：第二定律，它其实是一个左端为“力”，右端为“动量对时间的一阶导数”的微分方程。
当无外力作用时，这个方程的一次积分给出了物体运动所必需遵守的“动量守恒”定律，就变成了牛顿的第一定律。而第三定律说明了对于一个多质点系统，由于质点间的相互作用相等反向，不影响质心的运动，导致多质点系统的运动完全按整体的“质心运动”，以及按质点对质心的“相对运动”，这就大大提高了第二定律的适应性。
牛顿力学体系的核心，其实就是他有名的三大运动定律。它们决定了古典力学的范畴，决定了三百多年的力学发展方，无疑今后还将继续指导力学学科的发展。牛顿力学体系实质上是在建在四个独立“概念”的基础之上的一坐大厦。这四个基础概念分别是：绝对化的“质量”、绝对化的“空间”、绝对化的“时间”和“力“（或“场”）。这里的“绝对化”其实是指不受物体运动状态影响的意思。
牛顿的运动方程也是在这四个物理量的基础上建立起来的。运动方程是一个以微分方程形式表示的函数关系式，出现在方程左端的项为“力”，右端的项为“质量”与“坐标对时间的二阶导数”的乘积。由于这定律是以一个二阶常微分方程的形式出现的，它的解，就是运动的轨迹，显然由两个初始条件就完全可以决定。也就是说：物体的运动，遵循一个严格的因果关系，就是“因果律”。
因此，牛顿力学体系具有两个主要特点：（1）遵循严格的“因果律”。（2）存在“时间”和“空间”的绝时化，以及它们之间的独立性。
牛顿对力学学科的主要奠基性贡献，除了他的三大运动定律之外，还有著名的“万有引力”。我们知道两物体之间，存在着相互的向心引力，它和质量的乘积成正比，和距离的平方成反比，系数为一个普适的万有引力常数。牛顿假设了所有物体，不管是天体还是地面物体，都受同一运动规律的制约。
牛顿伟大成就之一，就在于他发明了表达因果性物理定律的必要工具，也就是数学方法。而这个数学表示必须具有微分方程的形式。关于这一点，爱因斯坦（1879-1955）曾作过如下的论述“为了给予他的体系以数学的形式，牛顿首先发现微分的概念，并用微分方程的形式来表达他的运动定律—这或许是有史以来一个人所能迈出的一个最大的理智步伐”。