牛頓三大定理是熱學中重要的定理，它是研究精典熱學的基礎。
1．牛頓第一定理
內容：任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態慣性定律，直至遭到其它物體的斥力促使它改變這些狀態為止。
說明：物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因而物體的運動狀態是由它的運動速率決定的，沒有外力慣性定律，它的運動狀態是不會改變的。物體的這些性質稱為慣性。所以牛頓第一定理合稱為慣性定理。第一定理也揭示了力的概念。明晰了力是物體間的互相作用，強調了是力改變了物體的運動狀態。由于加速度是描寫物體運動狀態的變化，所以力是和加速度相聯系的，而不是和速率相聯系的。在日常生活中不注意這點，常常容易形成錯覺。
注意：牛頓第一定理并不是在所有的參照系里都組建，實際上它只在慣性參照系里才創立。為此經常把牛頓第一定理是否創立，作為一個參照系是否慣性參照系的判據。
2．牛頓第二定理
內容：物體在遭到合外力的作用會形成加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小反比于合外力的大小與物體的慣性質量成正比。
第二定理定量描述了力作用的療效，定量陽線度了物體的慣性大小。它是矢量式，而且是瞬時關系。
要指出的是：物體遭到的合外力，會形成加速度，可能使物體的運動狀態或速率發生改變，而且這些改變是和物體本身的運動狀態有關的。
真空中，因為沒有空氣阻力，各類物體由于只遭到重力，則無論它們的質量怎樣，都具有的相同的加速度。因而在作自由落體時，在相同的時間間隔中，它們的速率改變是相同的。
3．牛頓第三定理
內容：兩個物體之間的斥力和反斥力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。
說明：要改變一個物體的運動狀態，必須有其它物體和它互相作用。物體之間的互相作用是通過力彰顯的。而且強調力的作用是互相的，有作用必有反斥力。它們是作用在同一條直線上，大小相等，方向相反。
另須要注意：
（1）斥力和反斥力是沒有主次、先后之分。同時形成、同時消失。
（2）這一對力是作用在不同物體上，不可能抵消。
（3）斥力和反斥力必須是同一性質的力。
（4）與參照系無關。
定理內容：
自然界種任何兩個物體都是互相吸引的，引力的大小與兩物體的質量的乘積成反比，與兩物體寬度離的平方成正比。
萬有引力定理
公式表示：
F=G*M1M2/（R*R）（G=6.67×10^-11N?m^2/kg^2）可以讀成F等于G除以M1M2乘以R的平方商
F:兩個物體之間的引力
G:萬有引力常數
m1:物體1的質量
m2:物體2的質量
r:兩個物體之間的距離
根據國際單位制，F的單位為牛頓(N)，m1和m2的單位為千克(kg)，r的單位為米(m)，常數G近似地等于6.67×10?11Nm2kg?2（牛頓米的平方每千克的平方）。
可以看出敵視力F仍然都將不存在，這意味著凈加速度的力是絕對的。（這個符號規約是為了與庫侖定理相容而簽訂的，在庫侖定理中絕對的力表示兩個電子之間的敵視力。）
意義：
萬有引力定理的發覺，是17世紀自然科學最偉大的成果之一。它把地面上物體運動的規律和天體運動的規律統一了上去，對之后數學學和天文學的發展具有深遠的影響。它第一次解釋了（自然界中四種互相作用之一）一種基本互相作用的規律，在人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑。
萬有引力定理闡明了天體運動的規律，在天文學上和宇宙航行估算方面有著廣泛的應用。它為實際的天文觀測提供了一套估算方式，可以只憑少數觀測資料，才能算出長周期運行的天體運動軌道，科學史上哈雷慧星、海王星、冥王星的發覺，都是應用萬有引力定理取得重大成就的反例。利用萬有引力公式，開普勒第三定理等還可以估算太陽、地球等難以直接檢測的天體的質量。牛頓還解釋了月亮和太陽的萬有引力造成的潮汐現象。他根據萬有引力定理和其他熱學定理，對月球兩極呈扁平形狀的緣由和地軸復雜的運動，也成功的做了說明。