В 1655 г. Ньютона отправили учиться в бесплатную грамматическую школу в Грэнтэме, весьма почтенное учреждение с трехвековой историей. Исаака поселили в доме аптекаря Кларка, в котором проживало еще трое его приемных детей: два мальчика одних с Исааком лет и маленькая девочка — первая любовь будущего ученого. Впоследствии она так вспоминала о Ньютоне: «Сэр Исаак всегда был тихим, разумным мальчиком. Он никогда не играл с мальчиками во дворе и не участвовал в их грубых развлечениях. Он старался оставаться дома, даже среди девочек, и часто делал маленькие столики, чашечки и другие игрушки…»
Отношения же с ее братьями Артуром и Эдуардом у Ньютона не сложились: он им не понравился, а Исаак, в свою очередь, не собирался добиваться ничьей симпатии и часто провоцировал своих оппонентов. Несмотря на физическую слабость, он обладал сильным духом, который способствовал его победам в многочисленных драках. Кроме того, постоянное соперничество подвигло Исаака на новый подвиг — чтобы доказать свое превосходство, он решил во что бы то ни стало обойти всех учеников класса в успеваемости. И он в короткие сроки стал лучшим учеником школы. Теперь обучение из тягостной повинности превратилось в душевную потребность. Для Исаака наступило счастливое время открытия у себя новых способностей и пристрастий. Его всерьез увлекла возможность что-то изобретать и конструировать. Так, он мог свободно сделать деревянные часы. Мечтой Ньютона в то время было воспроизвести в дереве и ткани недавно построенную в Грэнтэме ветряную мельницу. Исаак облазил сооружение сверху донизу, разобрался во всех механизмах и уже через две недели водрузил свое детище на крыше аптекарского дома. Ньютон с удовольствием отметил, что мельничка работает и при слабом ветре. Но теперь пред ним стояла новая задача — сделать так, чтобы она работала и в полный штиль. Для этого ему удалось приспособить мышь, пойманную им в силок собственной конструкции. Одна за другой последовали новые технические игрушки Ньютона: небольшая коляска, колеса которой вращались при помощи механизма, приводимого в действие седоком; лампадки, сделанные из гофрированной, медленно сгорающей бумаги; а также модель солнечных часов.
Дом аптекаря, наполненный склянками с различными жидкостями, немало способствовал и занятиям химией. Ньютон увлекся странными реакциями, происходящими при смешивании разных веществ, и, к большому неудовольствию Кларка, постоянно экспериментировал.
Кроме всего прочего, Исаака привлекало рисование. Через короткое время в доме не осталось чистых стен: всевозможные птицы, звери, корабли и люди появлялись в самых неподходящих местах. Вся мансарда также была увешена картинками Ньютона в самодельных рамах.
Несколько лет учебы в школе стали для Ньютона временем замечательных открытий, годами познания себя и первых опытов. Но в 1659 г. Анна Эйскоу вызвала сына домой. В семье не хватало мужчины, и она искренне надеялась на то, что Исаак станет подлинным хозяином своего достояния: имений, земель и скота. Но вопреки ожиданиям матери молодой человек не проявлял ни малейшего интереса к хозяйствованию, был рассеян и часто ссорился с родственниками и слугами, внося сумятицу в привычный уклад жизни обитателей Вулсторпа. Ньютон был рад, когда его оставляли в покое и позволяли удалиться в свою «студию», где он, забившись в угол, часами что-то мастерил и делал пометки в рабочем блокноте. Естественно, подобное поведение возмущало Анну. Исаака понимал лишь мастер Стокс, его грэнтэмский учитель, который всем доказывал, какой непростительной ошибкой будет для молодого Ньютона похоронить свой талант в деревенской глуши. Он настаивал на возвращении Исаака в школу и обещал подготовить его к поступлению в университет. В итоге Анна сдалась. Ньютон вернулся в Грэнтэм и поселился у Стокса.
Он с увлечением принялся за учебу: штудировал Библию, грамматику, геометрию, древнюю историю, древнегреческий язык, много читал, постоянно делая пометки в своих записных книжках, в которых было много рисунков, набросков телескопов, оптических экспериментов, алхимических символов, подробностей анатомического строения человека и животных. Огромное впечатление в то время произвела на Ньютона книга Дж. Уилкинса «Математическая магия». Он жадно искал другие сочинения писателя. Следующей стала книга «Открытие нового мира на Луне», направленная на защиту Коперниковой системы.