Newtonin mekaniikka tutkii syy -yhteyttä luonnossa, voiman, massan ja liikkeen välillä. Luontofilosofi ja 17 -luvun tiedemies Isaac Newton kehitti joukon universaaleja periaatteita, jotka ovat yksinkertaisia ja tyylikkäitä helpottaakseen selittää ja ennustaa esineiden liikettä luonnossa ja sitä, missä määrin nämä esineet muuttavat suhteellista liikeään vuorovaikutuksessa ulkoisten voimien kanssa . Newton sisällytti voiman, massan ja kiihtyvyyden fyysisten käsitteiden välisen suhteen kolmeen liikelakiin. Näiden mekaniikan kyky kuvata tarkasti havaittavaa luonnonilmiötä on johdettu näiden erillisten liikelakien soveltamisesta.
Ensimmäinen liikelaki sanoo, että liikkuvalla ruumiilla on taipumus pysyä liikkeessä ja levossa olevalla ruumiilla on taipumus pysyä levossa. Tämä periaate selittää hitauden käsitteen, nimittäin voiman käytön, joka tarvitaan paikallaan olevan esineen siirtämiseen. Samoin kehon hidastuvuus, joka muutoin liikkuu vakionopeudella, voi tapahtua vain silloin, kun ulkopuolinen voima vaikuttaa siihen. Esimerkiksi kivääristä ammuttu luoti jatkaisi liikettäan tiettyyn suuntaan ikuisesti, ellei ilmakehässä olisi samanaikaisia painovoimia ja ilman vastusta. Nämä voimat vaikuttavat yhdessä luodiin saadakseen sen pysähtymään tietyllä etäisyydellä paikasta, jossa se alun perin ammuttiin.
Newtonin toinen liikelaki on matemaattinen tai määrällinen kaava, joka kuvaa voiman luonteen. Newton väitti, että voiman määrä on suoraan verrannollinen kehon massaan kerrottuna sen kiihtyvyydestä tai f = ma. Jos kaksi erillistä kappaletta liikkuu jatkuvalla kiihtyvyydellä, esine, jolla on suurempi massa, tuottaa suuremman voiman. Tätä periaatetta voidaan havainnollistaa esimerkillä autosta ja veturista, jotka kulkevat toisiaan kohti yhtä nopeudella. Kun nämä kaksi kohdetta törmäävät, autoon kohdistuva voima on huomattavasti suurempi veturin paljon suuremman massan vuoksi.
Kolmas liikelaki voidaan tiivistää lausuntoon jokaisesta toiminnasta, reaktio on samanlainen ja päinvastainen. Toisin sanoen kahden toisiinsa vaikuttavan kappaleen voimat ovat aina yhtä suuret ja suoraan vastakkaiset. Esimerkiksi baseballin mailaan kohdistama voima on yhtä suuri ja vastakkainen kuin se voima, jonka maila vaikuttaa baseballiin.
Newtonin mekaniikka tarjoaa analyysityökaluja, joita tarkkailija voi käyttää ennustamaan tarkasti kehon liikkeen muutokset, jotka johtuvat siihen vaikuttavista ulkoisista voimista. Näitä periaatteita voidaan soveltaa myös suurten taivaankappaleiden liikkeisiin tai yksinkertaisen tennispallon liikkeisiin. Käyttämällä vektoreita kuvaamaan liikkeessä olevan kehon suuruutta ja suuntaa sekä tapaa, jolla ulkoiset voimat vaikuttavat kyseiseen kehoon, tarkkailija voi tarkasti ennustaa kehon tuloksena olevan nopeuden ja suunnan – mikä on kaikkien ulkoiset voimat, jotka vaikuttavat kyseiseen kehoon tiettynä ajankohtana.