Izučavajući uzajamno dejstvo tijela, posebno Zemlje i tijela iznad njene površine, kao i planeta i Sunca, Njutn je došao do zaključka da svaka dva tijela djeluju međusobno jednakim privlačnim silama, čak i ako se između njih nalazi vakuum.
Gravitaciona sila određena je Njutnovim zakonom gravitacije, koji je postavio 1686. godine. Naime, Njutn je u periodu od 1665. do 1685. godine razvio svoju teoriju mehanike zasnovanu na ubrzanju, a ne samo na proučavanju brzine, kako su to činili Galileo Galilei i Rene Dekart prije njega. Ključna činjenica koju je Njutn prvi zapazio je da je sila koja djeluje na jabuku koja pada sa drveta zapravo ista sila koja djeluje na Zemlju i zbog koje se ona okreće oko Sunca. Iz tog saznanja potekao je Njutnov zakon gravitacije, koji se ubraja u četiri Njutnova zakona, pored tri osnovna zakona klasične mehanike. Taj zakon je jedan od najuniverzalnijih zakona, jer se odnosi na cjelokupna prirodu, od atoma do svemira.
Njutn je opisao gravitaciju kao međusobno privlačenje tijela koja posjeduju masu. Prema njegovoj jednačini, privlačna sila između dva tijela srazmjerna je proizvodu njihovih masa, a obrnuto srazmjerna kvadratu njihovog međusobnog rastojanja:
gdje su:
– m1, m2 [kg] – mase tijela,
– d [m] – rastojanje između tijela,
– G – gravitaciona konstanta.
Konstanta proporcije, koju je Njutn označio kao G, brojno je jednaka sili između tijela jediničnih masa na jediničnom rastojanju, i iznosi G = 6,67 × 10−11 [Nm2∕kg2]. Negativan predznak označava da je sila između tijela privlačna.
Nedostatak Njutnovog zakona, koji je bio opšteprihvaćen sve do pojave Ajnštajnove opšte teorije relativiteta (1915), jeste u njegovoj nemogućnosti da prikaže vrijeme kao neizostavnu komponentu interakcije dva objekta. Prema Njutnu, gravitaciono privlačenje dvaju tijela koja posjeduju masu ne zavisi od osobina prostora, već od osobina samih tijela. Uprkos tome, Njutnova univerzalna teorija gravitacije poslužila je kao osnova Ajnštajnovoj teoriji.
