牛顿童年的时候还没有钟表，为了计时和生产的需要，人们发明了各种方法来计量时间。小牛顿生平的第一项发明是测量时间的仪器——石制日晷仪，那时他才9岁，还只是一名乡村小学的学生。
牛顿的这次发明源于一天午饭后，他坐在院子里的大树下纳凉。小牛顿注意到树影在一点一点地移动着，聪明的他顿时眼睛一亮，一咕噜爬起来，开始给每一个树影做记号……小牛顿整整在这儿看了一个下午，到太阳完全落山时，他已经在地上画了无数的记号。最后，他得出一个结论：树影的长短和太阳的位置有关。
第二天天一亮，就又跑去看树影，专心致志地研究树影和时间的关系。后来，小牛顿找来一块石盘，拿来铁锤在上面敲敲打打。终于有一天，小牛顿拉着外婆来到院子里。只见，几天前那块光滑的石盘已被小牛顿敲上了许许多多的小麻坑，而且每个小坑间隔都一样，所有的小坑有规律地排开了。小牛顿接下来把他测量树影的事告诉了外婆，并且详细地讲述了他发明的“时钟”的原理。外婆一边细心地听着，一边琢磨着，渐渐地她感觉到牛顿的这项新发明的确不同凡想：它首先是一个精密的计时仪器，另外它的用途相当的大。以前，邻居们相约赶集总是要等上好久才能聚齐，原因是每户所遵循的时间都不尽相同。有了这玩意，以后再赶集就不用浪费时间在等人上了！
牛顿的这一发明很快就传开了，在沃尔索斯普，牛顿的名字从此家喻户晓，村民们将他的发明称为“牛顿钟”。
1655年，牛顿进入格兰桑姆中学读书。
牛顿从小就喜欢做手工，进入格兰桑姆中学，寄宿到克拉克夫妇家以后，牛顿小小的卧室里堆满了各种各样自制的机械玩具。牛顿还把克拉克夫妇经营的药铺当成了一个难得的化学试验室，一有空就去做实验，正是在这个小小药铺的时光，培养了他终生不放弃做实验的习惯。
在格兰桑姆镇有一座大风车，镇上的人们利用风车来磨面粉。牛顿的学校离这里不远，他一有空总要来看风车，研究它的工作原理。他决心自己动手做一个风车。牛顿每天“叮叮当当”的敲打声很快引起了克拉克先生的注意。经过询问，克拉克先生方才明白，原来小牛顿是想做一个和镇上的一模一样的风车。虽然在克拉克先生看来，小牛顿的设想可谓大胆，但他似乎并不怎么相信小牛顿真能做出那样一个地道的风车。不过，克拉克先生并没有把自己的真实想法说出来，他不想打消孩子的积极性，对于孩子的好奇心他也抱着培养的态度。
功夫不负有心人。第三天傍晚，一架精美的小风车完成了。这可着实让克拉克先生吃惊不小，他心想他实在太低估这孩子了，这孩子真是个天才。
小牛顿的新发明受到克拉克一家人的一致好评，他们当即决定将这架风车安放在屋顶上，既可以用它来测风向、风力，又可以作为药店的招牌。
没过多久，奇怪的事发生了，在没有风的时候，镇上的大风车纹丝不动，而牛顿的小风车却依旧飞快地旋转。这不能不让人很自然地联想到魔力、法术。镇子上的人们纷纷议论开来，私下里大家一致认为除了法术外不会有别的原因。那么对风车施以法术的又是谁呢？大家关注的焦点一下子集中到了小牛顿的身上。自那以后，每当小牛顿与其他孩子玩时，总会突然间有家长不知道打哪儿冒出来，拽着自家的孩子就走，而且还边走边对孩子嘀咕着什么。起初，牛顿没有把它当回事，可后来，几乎没有小孩跟他玩了，而他也听到了一些关于他有魔法的言语。为了澄清事实的真相，小牛顿决定有必要跟镇上的人们说清楚。
一天，借着赶集的日子，小牛顿扛着自制的风车也跑到了集市上。在那里，他选择了一个最惹眼的地方，许多赶集的镇民们纷纷聚拢过来。这时，小牛顿取过风车，打开了风车下的小箱子。这个小箱子以前一直被镇民们视为神秘之处。今天大白天下，一切谜团都解开了。
原来，箱子里有一个用铁丝做的圆圆的笼子，笼子里面有一只小白鼠，正踩着轮子跑，这样就带动了风车叶片转动。如此一来，即使没有风，只要小白鼠一动，风车自然也跟着转动起来了。
明白了真相的镇民们这下可真服了小牛顿，于是“小魔法师”又变成了“少年发明家”，通过这件事，镇民们也更多地接触、了解了牛顿。
牛顿拥有“少年发明家”的绰号是当之无愧的，不久，他又有了一项更伟大的发明——计时水钟。
牛顿根据滴漏原理做了水钟。水钟大约有一公尺高，钟盘上的指针与木杆相连，而木杆由滴水控制木块升降所产生的力转动，指针也就转动，显示时间变化了。
钟的主体其实是一个类似于灌满水的木桶，木桶底下有一个小孔，水就从小孔一滴一滴地缓缓流出来，漏到下面的水槽里，水槽里的木板就会随着桶内水量的增加而浮动，带动指针在刻度盘上滴滴嗒嗒地移动，指示着时刻。水箱里的水滴尽的时候，正好是正午12点。这个水钟虽然不够完善，但比当时用的沙漏要精确多了。
1656年，牛顿14岁的时候，他的继父史密斯牧师去世。母亲又一次失去了依靠，只好带着3个孩子本杰明、玛丽和哈娜搬回了沃尔索斯普的娘家居住。
然而，好景不长。由于外婆年纪大了，而弟妹年纪又小，因此母亲写信给牛顿，希望牛顿能辍学务农。
牛顿陷入了深深的思考中，他知道一向刚强的母亲而今写信来求他，一定是家里非常需要他。但是刚好对学习、发明、实验产生浓厚兴趣的牛顿，真不希望在这个时候放弃他的爱好，他不忍心离开这个多姿多彩的世界，他已经开始发掘出其中的一些奥妙，他多么想继续追寻下去，去揭开那些未知。
但是，他到底是个十足的孝子，一想到母亲，想到母亲瘦削的身影，想到母亲已开始弯曲的脊背，他义无反顾地踏上了回家的路，但是在他那渐渐成熟的思想里，却始终有一个声音在不停地呼唤着：“我要探索，我要实验，我决不会一辈子呆在农庄……”
毕竟牛顿已经不再是小孩子，他已经很懂事了。回到乡下家中，牛顿每天都帮母亲干些农活。起初，他干得并不好，即便是农具他都不知怎样使用。过了一阵子之后，他渐渐熟悉了乡下的情况，也能熟练使用农具了，干活的效率提高了许多。但是，无论如何农活对他是没有任何吸引力可言的，他内心所深爱的仍旧是学习、读书。所以，好的表现没有持续多久，他便开始令人失望了。很多关于他的故事，或真或假，时至今日，仍旧流传在他的家乡。
牛顿的种种奇怪表现使母亲开始觉得，牛顿根本不属于这片庄稼地，他应该去读书。就在母亲犹豫不决，不知该不该送牛顿回学校的时候，有两个人帮她下定了决心，也使牛顿的生活翻开了新的一页。
当牛顿越来越多的怪异行为让家人和村民们越来越难接受的时候，牛顿的舅舅——威廉·艾斯库牧师，似乎感到了这个小外甥真的不同寻常，应该好好培养才是。于是，艾斯库劝汉娜把牛顿送回学校去读书。格兰桑姆中学的校长来到牛顿的家，希望牛顿能重返学校。
就这样，在校长和艾斯库诚恳的请求下，汉娜答应让牛顿重返格兰桑姆中学。1660年，牛顿在家里度过了3年的农夫生活后，又回到了他梦寐以求的格兰桑姆中学，回到了刻有自己名字的课桌旁。他格外地珍惜这次难得的学习机会，更加如饥似渴地汲取着书本上的营养。
他还专门为此写了一首题为《三项冠冕》的诗篇，深情地表达了他为实现献身科学的理想而甘愿承受痛苦的态度：
世俗的冠冕啊，我鄙视它如同脚下的泥土，
它是沉重的，而最后也只是一场空虚，
可是，现在我愉快地欢迎一顶荆棘冠冕，
尽管刺得人疼，但味道却是甜；
我看见光荣之冠在我的面前呈现，
它充满着幸福，永恒无边。
一年后，牛顿不负重望，以优异的成绩毕业。在庄严的毕业典礼上，校长不无骄傲地夸赞牛顿是学校中最优秀的学生。