正如他在數學學非常是熱學中的貢獻一樣，不只是成立了某一種或兩種新方式，而是產生了一套研究事物的方式論體系，提出了幾條方式論原理。在牛頓《自然哲學的物理原理》一書中集中彰顯了以下幾種科學方式：
實驗→理論→應用的方式
牛頓在《原理》序言中說：“哲學的全部任務看來就在于從各類運動現象來研究各類自然之力，而后用這種方去論證其他的現象。”科學史家I.B.Cohen正確地強調牛頓第一定律研究方法，牛頓“主要是將實際世界與其簡化物理表示反復加以比較”。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應用于天體、流體、引力等實際問題的能手。
剖析→綜合技巧
剖析是從整體到部份（如微分、原子觀點），綜合是從部份到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定理的完善等）。牛頓在《原理》中說過：“在自然科學里，應當像在物理里一樣，在研究困難的事物時，總是應該先用剖析的方式，之后才用綜合的方式……一般地說，從結果到緣由，從特殊緣由到普遍緣由，仍然論證到最普遍的誘因為止，這就是剖析的方式；而綜合的方式則假設緣由已找到，而且早已把它們定為原理，再用這種原理去解釋由它們發生的現象，并證明這種解釋的正確性”。
歸納→演繹技巧
上述剖析→綜合法與歸納→演繹法是互相結合的。牛頓從觀察和實驗出發，“用歸納法去從中做出普通的推論”，即得到概念和規律，之后用詮釋法推表演種種推論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預測牛頓第一定律研究方法，這種預言的大部份都在后來得到否認。當時牛頓敘述的定理被他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍推論，又可用詮釋法去推表演其他推論。
化學→數學技巧
牛頓將數學學范疇中的概念和定理都“盡量用物理推表演”。愛因斯坦說：“牛頓第一個成功地找到了一個用公式清楚敘述的基礎，從這個基礎出發他用物理的思維，邏輯地、定量地詮釋出范圍很廣的現象而且同經驗相符合”，“只有微分定理的方式能夠完全滿足近代化學學家對因果性的要求，微分定理的明確概念是牛頓最偉大的理性成就之一”。牛頓把他的書稱為《自然哲學的物理原理》正好說明這一點。
