如何给行星运动以力学解释，即行星为什么总是绕太阳作封闭曲线运动，这是伽利略时代提出的一个问题。最早的有记载资料表明，牛顿是在1666年就考虑到月球的运动会不会与站在高山之巅仍能观察到的重力有关。牛顿曾认为，月球的运动应是抛射体运动的一种极限情况。当把一块石头抛出去时，它借助自身重量而偏离直线运动，在空间的轨迹是一条曲线。当站在多倍于地球半径的高度上以不同速度抛出物体时，依据不同高度物体所受重力的不同，将得到不同的，与地球同心的运动弧线。行星的运动恰好与此类似。牛顿在他的手稿中记载了关于万有引力思想的形成。他从开普勒定律出发，计算了一个星球在转动的过程中，其表面所受压力。从这里他推知，维持各行星在其轨道上的力必定与行星离其转动中心之距离的平方的倒数成正比。牛顿所阐述的思想与那个被广泛传播的故事，即牛顿是在沃尔斯索普的果园里看到一个苹果从树上落到地上，从而意识到引力的存在，所产生的思索是一致的。牛顿的万有引力定律后来发表在《自然哲学的数学原理》一书中。
