牛頓對萬有重力定律的研究始於1665年，並於1686年正式提出，經歷了超過20年的探索。關於萬有重力的發現過程及其發現權，歷史上存在多種說法。
首先，意大利佛羅倫斯實驗學院的院士博雷利系統地研究了開普勒的行星運動三定律。他在1666年提出，行星的橢圓軌域是由兩種相反的力量合成的：一是將行星吸向太陽的重力，二是使行星遠離太陽的離心力。這一理論類似於小球用繩子系住並作圓周運動的概念。盡管博雷利未能計算出太陽與行星之間重力的具體數值，但他關於重力與離心力平衡的觀點為力學的發展做出了重要貢獻。
另一位重要的貢獻者是羅拔·虎克，他是英國著名的物理學家和天文學家，具有顯著的成就。在力學領域，他也是早期探索萬有重力的科學家之一，並行現了著名的虎克定律。虎克於1635年出生在英格蘭的威特島，因身體虛弱而常常不能堅持學習。父親去世後，他被西敏中學校長巴斯比收留，開始了半工半讀的求學之路。虎克經過不懈努力，最終進入牛津大學，並成為著名科學家波義耳的助手，開啟了他漫長的科學生涯。
虎克以卓越的實驗和設計能力於1662年成為英國皇家學會的會員，並被任命為實驗室主任。在研究力學時，虎克提出地球與地球上物體之間必定存在某種吸重力，否則在地球自轉時，物體將會像雨傘上的水珠一樣因離心力而飛散。自1662年起，他多次在不同地形測量同一物體的重量，試圖探討物體重量與離地心距離的關系。
在1674年，虎克基於惠更斯的向心力定律和開普勒的定律，提出了三個假設：
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所有天體都有向中心的吸重力，不僅吸引自身各部份，還吸引其作用範圍內的其他天體。
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任何作簡單直線運動的天體，若不受外力影響，將保持直線運動狀態。
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靠近吸引中心的物體受到的吸重力越大。
雖然這三條假設未能完全證實，但為牛頓後來的萬有重力定律奠定了基礎。
1679年，虎克發現了平方反比定律，並向牛頓提出了自己的研究設想。盡管此時牛頓已發現萬有重力定律，但他因治學嚴謹，未立即發表，也沒有回復虎克的來信。1686年，牛頓完成了【自然哲學的數學原理】，正式公布了他的萬有重力定律。虎克隨後聲稱平方反比定律是他首先發現的。1693年，虎克在皇家學會的會議上正式提出他對萬有重力優先權的主張，而牛頓則宣稱早在1666年他就已發現該定律。
由於牛頓在科學界的巨大成就，他在1703年被任命為英國皇家學會的會長，使得虎克與牛頓之間的爭論在後來的科學史上未能獲得應有的重視。
此外，惠更斯也是萬有重力發現的重要人物之一。他是荷蘭著名的物理學家、數學家和天文學家，以提出光的波動說而聞名，並在其名著【擺鐘論】中提出了力學系統守恒原則，創立了振動中心理論。他在1684年提出了力的反比定律。
另外，英國著名天文學家哈雷也對萬有重力定律的發現做出了貢獻。他首次利用萬有重力計算了一顆彗星的軌域。1684年，哈雷懸賞征求行星作用力的計算方法，虎克提出了一種計算方法，但哈雷對此並不滿意。最終，牛頓透過嚴密的數學推導提出了萬有重力定律。
綜觀這幾位科學家對萬有重力的研究過程，牛頓在提出萬有重力時，其理論已經相當成熟。盡管牛頓是眾多傑出人物中的一位，他嚴格的數學方法和嚴謹的邏輯體系對科學發展產生了深遠的影響。牛頓的力學定律成為經典力學的基石，因此人們習慣將經典力學稱為牛頓力學。
