牛顿出生在英国林肯郡的一个偏僻小村镇。
牛顿的父亲是个农场主，在他出生前3个月就因患感冒并引发流行性肺炎去世了。
这样，生活的重担落到母亲身上，耕田种地、收获粮食等都得自己做。她咬紧牙关，默默忍受着这些。她只盼望着小牛顿将来能有出息。
但过了不久，她就开始忧虑起来。因为小牛顿已经4岁了，还看不出像个聪明的孩子，反应迟钝、做事拖拉。
又过了一段时间，母亲改嫁了。从此，牛顿就由外婆照看。
在这样的环境中，牛顿只能一个人玩儿，这样他渐渐地养成了沉默寡言、腼腆孤僻的性格。
牛顿5岁时进了学校。
牛顿上小学时，学习成绩很差，许多顽皮的同学经常欺负他。但是小牛顿心灵手巧，精于手工制作，而且非常着迷。这时候，他寄住在克拉克大叔家里。
克拉克大叔教小牛顿制作工艺，向他传授各种知识。有一次克拉克大叔给了他一本书，叫《自然和技艺的奥秘》，这本小册子揭示了大自然和科学家们许多有趣的秘密，使小牛顿大开眼界。
他照书中介绍的方法制作烟火，调色绘画，从而大大刺激了他动手和探索自然奥秘的欲望。
有一天，牛顿把自己制作的小风车拿到学校给同学们看，一下子吸引了很多小朋友。他们一边看，一边夸奖：“真想不到，你还能做出这么精巧的玩意儿！”
也有一些同学不相信这是牛顿自己做的。正当同学们纷纷议论的时候，一个学习成绩较好而又十分傲慢的学生跑过来。他盛气凌人地一把夺过小风车，只看了两眼，然后嘴一撇，轻蔑地说：
“你的手倒还灵巧，当一个木匠还算可以。可是我问你，你的风车为什么能够转动？你能把这个道理给我讲一讲吗？”
这可真把牛顿给难住了，他羞得面红耳赤，答不上来。那个学生更神气了，竟把风车扔在地上，不停地用脚踢，把好好儿的风车给踢坏了。
一向懦弱的小牛顿愤怒了。他握着小拳头，用尽全力朝那个不可一世的同学打去。
这件事后，他更加发奋读书，并试着多和同学们交往。不久，他的学习成绩便名列前茅。
他还帮助许多同学做了提灯，让他们在黎明前上学的路上照明用。同学们也和牛顿亲密起来，再没有人欺负他了。
当时的格兰萨姆镇没有工厂，人们日出而作，日落而息。使用的计时工具非常简陋，是一种沙漏时钟。
牛顿仔细观察后，发现沙量的多少和沙粒间的互相挤压都会影响沙流的速度，这样的时钟就不可能准确。
他制作了一个水漏时钟，上下重叠的两个小槽，上水槽底开一个小洞，水滴入下水槽，带动数字圆盘装置，指示的时间精确到“分”的程度。
有一次，牛顿正背着书包去上学。在往学校走的路上，他看到阳光下自己的影子是向西边，而且无论走到哪儿都这样，小牛顿感到很奇怪。
当他下午放学回家时，他一眼瞅见自己的影子不在西边，而跑到东边去了。
小牛顿看看就要落山的夕阳，脑筋一转，终于明白了怎么回事。
回到家，他一头钻进了自己的小房间。不久，他兴冲冲地提着个东西跑到外婆面前：“外婆，你看这个，是太阳钟。”
外婆拿过来细看，原来是块木板，中间钉着钉子，以钉子为圆心画着数条等角的线条。
外婆不禁联想到上回外孙给她做过一个计时用的漏钟，没想到他这次又做了一个太阳钟。
好景不长，牛顿的继父去世了。由于经济困难，母亲再也无力援助他，牛顿只好辍学了。他并不反感做个农民。可是，除了做农活儿以外，他的脑子一会儿也不闲着，充满了各种奇思妙想。
在牛顿16岁那年，英国遭到了特大的自然灾害，一场罕见的暴风雪袭来，所有的人都躲在屋子里不敢出来。
牛顿却跑出来，在暴风雪中又是跑，又是跳，然后还要冒着风雪去量这一次跳和上一次跳的距离，目的是要计算风的力量究竟有多大。大人们都十分不理解他的行为。
母亲把这件事告诉了他的舅舅。舅舅说：“这个孩子应该去上学，他一定会有出息的。”
牛顿的舅舅答应为他出学费。得到了舅舅的资助，牛顿拼命读书，努力学习。功夫不负有心人，牛顿终于在1661年以非常优异的成绩考入了剑桥大学。