牛顿在《自然哲学的数学原理》第三篇首节：“哲学中的推理法则”中叙述了四条法则，这是他从科学研究实践中总结出来的方法论总则。
法则1除那些真实而已足够说明其现象者外，不必去寻找自然界事物的其他原因。
法则2对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同一种原因。
法则3物体的属性，凡既不能增强也不能减弱者，又为我们实验所能及的范围内的一切物体所具有者，就应视为所有物体的普遍属性。
法则4在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的，或者是非常接近于正确的；虽然可以想像出任何与之相反的假说，但是没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现例外以前，仍然应当给予如此的对待。
对于法则1，牛顿还写道：“因此哲学家说，自然界不作无用之事，若少作已成，多作则无用，因为自然界喜欢简单化，不爱用多余的原因夸耀自己。”这条法则后来被人们称作“简单性原则”。可以看出，牛顿把这一法则植根于自然界，认为简单性是自然本身的固有属性，在寻求自然现象的原因时，一是要真实，二是要够用，多余的原因是不需要的。在科学史上，几乎所有大科学家都相信自然界遵循简单性原理。正如爱因斯坦所说：“从希腊哲学到现代物理学的整个科学史中，不断有人力图把表面上极为复杂的自然现象归结为几个简单的基本概念和关系。这就是整个自然哲学的基本原理。”然而也有人对此提出疑义，例如英国科学哲学家M€泛核乖赋觯骸翱蒲分兴溆行矶嗲榭鏊得鞫杂诩虻バ缘奶剿魇浅晒Φ模罴虻サ募偎凳怯谐尚У模坏且灿星榭霰砻骷虻サ睦砺厶逑凳О埽丛拥睦砺郾唤邮芰恕！惫獾牟６笮岳砺廴〈斯獾牟ǘ祷蚬獾奈⒘Ｋ悼梢运闶钦庋姆蠢？蒲飞系姆蠢谷嗣侨衔虻バ栽聿⒉幌裨此柘氲木哂心敲淳薮蟮钠毡樾浴５撬暇刮蒲返闹诙嗍率邓な担虼怂匀痪哂邢嗟背潭鹊钠毡樾裕蒲Ъ颐侨匀皇又哂泻侠硇院涂蒲缘囊桓鲈怼Ｔ诳蒲Х椒壑屑虻バ栽蛞彩贾帐侨嗣嵌钥蒲Ю砺劢衅兰鄣谋曛局弧?
对于法则2，牛顿列举了一些同类现象：“例如人和牲畜的呼吸；陨石在欧洲和在美洲的下落；炉火和太阳的光；光线在地球和在行星上的反射。”他通过对许多自然现象的观察和研究，发现了存在于自然界中的相似性、统一性。并把这一发现当作寻求因果关系的一个方法论原则，即对于同一类结果，尽可能归之于同一种原因。这一法则无论过去还是现在，在人们探求因果规律时确实发挥着方法论的效能。
不过，牛顿当时所说的“同一种原因”，有其独特的含意。他认为自然界的各种现象“都是和某些力相联系的”，都可追溯到同一起因——自然力。他相信依靠力便可解释和论证各种现象，这种力学的或机械的观点由于牛顿力学的广泛而又成功的应用而日益深入人心，以致在其后的二百多年间铸成了统治人们思想的机械论世界观。所以，法则2虽然至今有效，然而对它的理解已远不同于牛顿。适应于力学极盛时期的机械论世界观已经成为历史的遗迹。
对于法则3，牛顿运用例证做了大段说明：人们怎样依靠实验和观察，总结出物体具有广延性、坚硬性、不可入性、动性、惯性以及物体之间的相互吸引等。他强调只有通过实验才能了解物体的属性。这些属性不是理性的推断，而是感觉的总结。这一说法继承了弗€放喔木橹饕骞鄣恪Ｆ涫担诜ㄔ?中所叙述的研究方法已不只是感觉的总结了。因为“我们实验所能及的范围内的一切物体”就是指有限范围内的有限物体，而把依据有限范围内的实验归纳出来的物体所具有的属性，视为所有物体的普遍属性，就已包括了感觉所达不到的理性的推广，已是一种在实验和归纳的基础上所做出的理性的判断。所以，法则3实际上概括了经验与理性相结合的正确方法，也是人们至今运用着的方法。看来，牛顿对此尚不自觉，因而未能明确表达。
在法则4中，牛顿已经看到了归纳法的局限性，并且提出了怎样科学地对待归纳方法的原则。一方面，他认为：我们必须相信那些通过归纳得到的结论的正确性；另一方面，他又指出：只是在没有出现其他现象足以使之更为正确或出现例外以前，我们这样对待那些结论。换句话说，如果出现了其他现象或例外，我们就不能固守原有的结论，而应以立足于更多的现象的更为正确的结论来修正或替代原有的结论。牛顿强调说：“这条法则，我们必须遵守。”事实上，牛顿通过观察和实验总结出来的物体属性——不可入性，在19世纪末电子、放射性等新发现面前，就只得退出科学的舞台了。
牛顿力学本身正是按照法则4发展着的：对于宏观物体的低速运动，牛顿力学无疑是精确可靠的，然而在研究接近于光速的高速运动时，就需要运用相对论力学，对于微观物体的运动，则需要运用量子力学。
现代科学家们也是本着法则4的精神来对待科学理论的发展的。例如，我国著名理论物理学家胡宁院士说：“大量的近代物理实验已经证明狭义相对论是完全正确的。这些实验是狭义相对论的真正的实验基础。当然，在更高的运动速度或在更微观的领域内可能会发现新的规律来替代狭义相对论。但是在现有的实验能力所能达到的范围内，没有发现任何偏离狭义相对论的迹象。”
总观牛顿的4 条法则，前3条概括了寻求因果关系和客观规律的基本方法，第4条已朴实地说出了科学理论的检验和发展的规律性。虽然今天我们对这4条法则的理解已远远超出了牛顿的认识，然而其基本精神仍然在现代科学工作中闪耀光芒。
