Newton adopta un modo de investigación que consta de dos fases. Primero, como muestra de su pasión por la Geometría y el Cálculo analítico, construye una sólida base matemática y después incorpora datos físicos procedentes de mediciones y observaciones astronómicas. Con ello, está en condiciones de abordar el estudio riguroso de los movimientos planetarios de Sistema Solar y consigue ajustar una serie de hechos naturales en una estructura geométrica.
Conceptos newtonianos
Siguiendo a Galileo y a Euclides, Newton inicia el desarrollo matemático fijando una serie de Reglas generales. Con ellas, pretende eliminar ambigüedades, ideas redundantes, y otros elementos de carácter general que restarían fuerza lógica y rigor a las deducciones. Entre las reglas destacamos la Cuarta, que estipula la supremacía de la observación experimental sobre las proposiciones teóricas, ya que éstas dejarían de ser válidas si aparece un nuevo fenómeno que las contradiga o justifique su modificación.
«En filosofía experimental debemos recoger proposiciones verdaderas o muy aproximadas inferidas por inducción general a partir de fenómenos, prescindiendo de cualesquiera hipótesis contrarias, hasta que se produzcan otros fenómenos capaces de hacer más precisas esas proposiciones o sujetas a excepciones».
Newton, I (2010): 463. Principios matemáticos de la filosofía natural. Eloy Rada García. Alianza Editorial. Madrid.
Una vez establecidas las Reglas generales, Newton define los conceptos físicos (magnitudes), como también lo hizo Galileo. Una noción clave fue la de masa inerte, que define como «cantidad de materia». En la mecánica newtoniana, la fuerza juega un papel imprescindible. Esta magnitud fue clasificada según tres tipos diferentes. Primero, fuerza ínsita, que hoy día se conoce como masa inercial. El segundo tipo, es la fuerza impresa, entendida como la acción ejercida por causas externas sobre un cuerpo para cambiar su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo. El tercer tipo es la fuerza centrípeta , según la cual los cuerpos son atraídos, empujados, o bien tienden hacia un punto como a un centro. A esta última categoría pertenece la fuerza de gravedad, dirigida al centro de la Tierra. También, la fuerza magnética y la que actúa sobre los planetas. Esta última no tienen soporte material, por lo cual hay que admitir que es el resultado de una idealización de las fuerzas que poseen un «soporte» material.