牛顿生于英格兰东密德兰林肯郡南凯斯蒂文埃尔斯索普的埃尔斯索普庄园。牛顿出生前3个月父亲便去世了。两岁时，母亲改嫁，牛顿由外祖母抚养。5岁开始，他被送到公立学校读书，12岁时进入中学。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一般，但他很喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。药剂师的房子附近正建造风车，小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己也制造了一架小风车。但是，推动他的风车转动的并不是风，而是动物。他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断的跑动，于是轮子不停的转动；他还制造了一个小水钟：每天早晨，小水钟会自动滴水到他的脸上，催他起床。
牛顿的家境十分贫寒，因为家庭因素被迫休学，对于牛顿来说这无疑是重大打击。但是母亲并没有回心转意，最后只好违心地按照母亲的意愿去学习经商。每天一早，他跟一个老仆人到十几里外的大镇子去做买卖。牛顿非常不喜欢经商，把一切事务都交托老仆人经办，自己却偷偷跑到一个地方去读书。
时光渐渐流逝，牛顿越发对经商感到厌恶，心里所喜欢的只是读书。他怕家里人发觉，就每天与老仆人一同出去，到半路停下，在一个篱笆下读书。每当下午老仆人归来时，再一同回家。这样，日复一日，篱笆下的读书生活倒也其乐无穷。一天，他正在篱笆下兴致勃勃地读书，赶巧被过路的舅舅看见。舅舅一看这个情景，很是生气，大声责骂他不务正业，一把将牛顿手里的书抢了过来。舅舅一看他所读的是数学书，上面画着种种记号，心里受到感动。舅舅一把抱住牛顿，激动地说：“孩子，就按你的志向发展吧，你的正道应该是读书。”
回到家里后，舅舅竭力劝说牛顿的母亲，让牛顿弃商就学。在舅舅的帮助下，牛顿如愿以偿地复学了。牛顿19岁时进入剑桥大学，在这里，牛顿开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学多才的学者。这位学者独具慧眼，看出了牛顿具有敏锐的观察力、深邃的理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。不久，牛顿的数学高塔就建成了，22岁时发明了微分学，23岁时发明了积分学，为人类科学事业作出了巨大贡献。
后来，牛顿在回忆时说道：“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程，也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。”
牛顿本人一直非常谦虚，他谈及自己的成就时说：“如果说我看得远一些，那是因为我站在巨人的肩上。”“我不知道世界从什么角度来看我。至于我，我感到自己不过是在海滩上玩耍的孩童，偶尔在什么地方发现一块比别人拣到的较为光滑的卵石，或一个更为漂亮的贝壳而沾沾自喜，可是对舒展在我眼前的一片茫茫无边的尚未开发的真理的海洋却一无所知。”