数学和物理本身就有千丝万缕的联系，物理学家的数学能力一般都不会太差，有些物理领域需要用到较为高深的数学知识，例如，广义相对论需要用到张量分析和微分几何，弦理论物理学家爱德华·威腾获得过数学领域的最高奖项——菲尔兹奖。很多物理学家都有很强的数学能力，并且有些还是数学家，其中就包括牛顿。
牛顿不仅是人类有史以来最伟大的物理学家之一，而且也是最伟大的数学家之一，他与阿基米德和高斯并称世界三大数学家（不少人主张欧拉也应该与他们齐名）。牛顿之所以在数学领域久负盛名，当然是因为他为数学做出过开创性的贡献。
牛顿的最大数学贡献在于创立了微积分（与他同时代的莱布尼兹也独立发明微积分）。虽然微分和积分思想早在牛顿之前就已经萌芽，但牛顿把微积分体系化，让微积分成为一套强大的数学工具。正是通过微积分，牛顿推导出了万有引力定律的数学形式，这为数学和物理学的结合树立了典范。微积分目前广泛应用于各种领域，科学和工程学都离不开这套理论。
牛顿还有一项重要的数学贡献是广义二项式定理，任意实数次幂都能使用。另外，还有牛顿恒等式等重要贡献。莱布尼兹曾经高度盛赞牛顿的数学贡献：牛顿贡献了当时已知数学领域的一半。
数学物理在牛顿手里得到了巨大的发展，他写出了史诗级巨著——《自然哲学的数学原理》，这本著作深刻地影响了物理学的发展，成为近代科学的标尺。