正如他在数学学非常是热学中的贡献一样，不只是成立了某一种或两种新方式，而是产生了一套研究事物的方式论体系，提出了几条方式论原理。在牛顿《自然哲学的物理原理》一书中集中彰显了以下几种科学方式：
实验→理论→应用的方式
牛顿在《原理》序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各类运动现象来研究各类自然之力，而后用这种方去论证其他的现象。”科学史家I.B.Cohen正确地强调牛顿第一定律研究方法，牛顿“主要是将实际世界与其简化物理表示反复加以比较”。牛顿是从事实验和归纳实际材料的巨匠，也是将其理论应用于天体、流体、引力等实际问题的能手。
剖析→综合技巧
剖析是从整体到部份（如微分、原子观点），综合是从部份到整体（如积分，也包括天与地的综合、三条运动定理的完善等）。牛顿在《原理》中说过：“在自然科学里，应当像在物理里一样，在研究困难的事物时，总是应该先用剖析的方式，之后才用综合的方式……一般地说，从结果到缘由，从特殊缘由到普遍缘由，仍然论证到最普遍的诱因为止，这就是剖析的方式；而综合的方式则假设缘由已找到，而且早已把它们定为原理，再用这种原理去解释由它们发生的现象，并证明这种解释的正确性”。
归纳→演绎技巧
上述剖析→综合法与归纳→演绎法是互相结合的。牛顿从观察和实验出发，“用归纳法去从中做出普通的推论”，即得到概念和规律，之后用诠释法推表演种种推论，再通过实验加以检验、解释和预测牛顿第一定律研究方法，这种预言的大部份都在后来得到否认。当时牛顿叙述的定理被他称为公理，即表明由归纳法得出的普遍推论，又可用诠释法去推表演其他推论。
化学→数学技巧
牛顿将数学学范畴中的概念和定理都“尽量用物理推表演”。爱因斯坦说：“牛顿第一个成功地找到了一个用公式清楚叙述的基础，从这个基础出发他用物理的思维，逻辑地、定量地诠释出范围很广的现象而且同经验相符合”，“只有微分定理的方式能够完全满足近代化学学家对因果性的要求，微分定理的明确概念是牛顿最伟大的理性成就之一”。牛顿把他的书称为《自然哲学的物理原理》正好说明这一点。
