Детство Ньютона, как и зрелые годы, изобилует эпизодами вражды и мстительных нападок, причем не только на тех, кого Исаак считал врагами, но и на друзей и родных. Одновременно он проявлял своеобразную любознательность, характерную для всех его дальнейших достижений, – интересовался моделями механизмов и архитектурными чертежами. Он мог с утра до вечера собирать часы, мастерить воздушные змеи и миниатюрные мельницы (жернова в них двигали мыши), наблюдать за солнечными часами и делать тщательные зарисовки кораблей и животных. В пять лет его отдали в школу, сначала в Скиллингтоне, потом в Стоуке, но он считался одним из самых слабых учеников, и учителя в своих отчетах называли его «невнимательным» и «ленивым». Несмотря на любознательность и явную страсть к учению, Ньютон не прижился на школьной скамье.
Когда Исааку исполнилось десять, Варнава Смит скончался, и Ханна унаследовала значительное состояние и имение мужа. Исаак с бабушкой стали жить вместе с Ханной и сводным братом и двумя сводными сестрами Ньютона. Поскольку в школе Ньютон не делал особых успехов, Ханна решила, что лучше поручить ему управлять фермой и имением, и забрала его из бесплатной средней школы в Грэнтеме. К вящей досаде Ханны, Исаак занимался хозяйством так же вяло и неумело, как и школьными уроками. Брат Ханны Уильям, священник, решил, что для семьи будет лучше, если растяпа Исаак вернется в школу и закончит образование.
На этот раз Исаак жил у директора бесплатной средней школы Джона Стокса, и в его образовании, похоже, наметился благоприятный поворот. По легенде, как-то раз школьный хулиган ударил юного Исаака по голове, и это парадоксальным образом прояснило у того мысли и пробудило способности к учению. Теперь Ньютон выделялся интеллектуальными способностями и любознательностью и задумался о продолжении образования в университете. Он решил пойти в колледж Святой Троицы в Кембриджском университете, альма-матер своего дяди Уильяма.
Гравюра, иллюстрирующая легенду о том, как Ньютон открыл всемирное тяготение: когда ему на голову упало яблоко.
В колледже Ньютон стал субстипендиатом, то есть учился бесплатно, но за это должен был исполнять различные обязанности, например, разносить еду в столовой и убирать комнаты преподавателей. Однако к 1664 году он получил место преподавателя, что гарантировало доход и освободило его от обязанностей слуги. В 1665 году университет закрылся из-за эпидемии бубонной чумы, и Ньютон уехал в Линкольншир. Дома он провел полтора года, посвятил себя механике и математике и начал заниматься оптикой и гравитацией. Этот