万有引力定律的确立，并非牛顿一个人的功劳.像其他划时代的科学发现一样，它是天文学、力学、数学发展到一定阶段的产物.在牛顿发现万有引力之前，已有不少人从事这个问题的研究，如第谷、开普勒.和牛顿同时代的一些科学家，如胡克、哈雷、惠更斯、伦恩等，对万有引力定律的建立也有贡献.正如牛顿本人所说：“我之所以有这样的成就，因为我是站在巨人们的肩膀上.”
一、第谷的贡献
丹麦的天文学家第谷正处在哥白尼日心说挑战托勒蜜的地心说的时代.他认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置.第谷的想法得到了丹麦国王的支持，他帮助第谷在哥本哈根海峡的一个小岛上建立了一座完善的天文台——乌伦堡天文台.第谷还对大气的折射效应进行了修正，使他对各行星位置的观测误差仅为2′，在望远镜还没有发明的时代里，真可谓达到了肉眼观察的极限.他把千百年来的行星位置图表中的错误一一纠正了过来，编制了777个星体的位置图表.他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值.第谷被后人誉为“星学之王”，并把天上的一颗恒星命名为“第谷星”.遗憾的是，他提出了一个折中的天体运行学说：除地球以外，所有的行星（当时发现的）都围绕太阳运动，而太阳又围绕静止的地球运动.
二、开普勒的工作
开普勒是德国的数学家、天文学家和物理学家.他出身于德国威尔的一个贫民家庭，他智力超群，读书时学习一直名列前茅.他是一位深受毕达哥拉斯和柏拉图影响的数学家，他坚信上帝是按照完美的数字原则来创造世界的.他对哥白尼日心说描述天体运动的和谐性、简单性十分赞同，他认为这种和谐性一定会有数量的规律性，并把完成日心说当作是自己的终生愿望.1596年发表《宇宙的秘密》一书，提出了一个宇宙模型，表现了他丰富的想象力和数学才能.后被第谷纳为助手.开普勒仔细整理了第谷留下的观测资料，并进行了详细的分析，提出了行星运动三定律.
三、牛顿的发现
当开普勒三定律问世后，人们又关心着一个新的课题：是什么原因使天体构成这样一个和谐的结构？1674年，胡克在一次演讲中提出，引力随离吸引中心的距离而变化.1680年初，在给牛顿的信中，胡克提出了引力反比于距离的平方的猜测，并提醒牛顿注意落体椭圆螺旋线轨迹问题.哈雷和伦恩在1679年按照圆形轨道和开普勒第三定律以及匀速圆周运动的向心力公式，导出了作用于行星的引力与它们到太阳的距离的平方成反比.哈雷于1684年8月从伦敦专程到剑桥大学向牛顿请教，牛顿说他早已完成这一证明，但当时没有找到这份手稿.在这一年的年底，牛顿将重新作出的证明寄给哈雷.在哈雷的热情劝告与资助下，1687年出版了牛顿的名著《自然哲学的数学原理》，公布了他力学研究的全部成果.
牛顿是从直觉和猜测开始他关于引力的思考的.在《原理》第一部分关于向心力的定义的说明中，牛顿描述了从高山顶上平抛一个铅球的理想实验.他设想，当发射速度足够大时，铅球将可能绕地球运动而不再落回地面.接着他指出，月球也可以由于重力或其他力的作用使其偏离直线形成围绕地球的运转.接着，牛顿根据向心力公式和开普勒三定律推导了平方反比关系，得出这个吸引力与半径的平方成反比.
牛顿通过同磁力的类比，得出“这些指向物体的力应与这些物体的性质和量有关”，从而把质量引进万有引力定律.在《原理》第二部分的第三章中，牛顿叙述了著名的“月—地检验”，为平方反比关系的正确性提供了一个有力的证明.月球所受引力与地面上物体所受引力遵循相同的规律.牛顿还把他在月球方面得到的结果推广到行星的运动上去，并进一步得出所有物体之间的引力遵循的规律都相同的结论.
牛顿断言，宇宙的每一个物体都是以引力吸引别的物体，这种吸引力存在于万物之间，称为万有引力.
四、实践的检验
牛顿之前，彗星被看成是一种神秘的现象，牛顿却断言，行星的运动规律同样适用于彗星.哈雷根据牛顿的引力理论，对1682年出现的大彗星（即后来命名的哈雷彗星）的轨道运动进行了计算，指出它就是1531、1607年出现的同一彗星，并预言它将于1758年再次出现，这被后来的观测所证实.
1798年，英国物理学家卡文迪许把两个小铅球系在一根直杆的两端，用一根细线从中间吊起，然后用两只大铅球靠近小铅球，通过细线的扭曲测量了大球与小球之间的引力大小，从而计算出了引力恒量之值，并计算了地球的质量和密度.
18世纪末到19世纪初，人们对天王星的运动的观测与理论结果之间存在着明显的偏差.英国青年大学生亚当斯和法国天文学家勒维烈，各自独立地根据牛顿理论进行了计算，预言了在天王星轨道之外的一个未知行星的质量、轨道和位置.勒维烈将他的计算结果写信告诉了柏林天文台的伽勒，伽勒于1846年9月23日夜间在预定的地点发现了一颗新的行星，这就是对天王星的运行产生规则摄动作用的海王星.
