1672年的2月8日，牛顿应邀在皇家学会宣读他的论文《关于光和颜色的理论》，并在19日的《哲学会报》上发表，从而首次将自己在以往的发现公之于众。在论文里，牛顿首次提出了自己发现太阳光谱的经过。通过一系列论证得出结论：白光是由7种不同颜色的光组成，颜色的形成和光线的折射有关。他还驳斥了一度为人们深信不疑的笛卡尔的理论，提到如果光是由小球体组成并穿过某种介质，必然遇到阻力，使径迹弯曲，但在实验中牛顿并没有看到这种情况发生。于是他表示出对笛卡尔理论的怀疑，虽然他还没有明确地谈微粒说，但字里行间却已经流露出微粒说的基本思想。
这份论文引起了一场轩然大波。并非说这些实验不精确，也并非实验的结论站不住脚，而是牛顿的理论与当时的某些被奉为金科玉律的理论不符。有的人为沉闷的学术界出现的新空气感到高兴，用新奇而认真的眼光看待，研究牛顿的理论，有的人则不然，他们或为死板教条的理论所束缚，看不到新理论的正确性，或者根本就不喜欢新理论，如果牛顿的结论是300年前做出的，他们就会深信不疑，如果亚里士多德生活在他们那个时代，他们也会照批不误。我们不好评价牛顿在那个年代究竟遇到的是哪一种人，经历的是哪一种情况，但可以确定的是这些人为的麻烦在牛顿后半生的大部分时间内一直缠绕着他，困扰着他。他不得不与来自各个方面的反对意见作针锋相对的斗争，与来自各个领域的学者作着没完没了的论战。著名哲学家叔本华有感于这种情境，在《论天才》中写道：
“一个人要真正创造出伟大的业绩，就必须把目光投向后代人，坚定不移，始终不渝地为未来的人类精心制作自己的宏篇巨制。毫无疑问，其结果只能是，他完全是一个无名之辈，而不为他的同代人知晓，并且，他好像是这样一个人，他不得不在一个孤寂无人的小岛上孑然一身地度过一生，在那儿他将尽全力矗立一座石碑，好让未来的航海者知道他的存在。”
物理学家胡克便是第一个站出来投掷石块的人。他是当时英国皇家学会的元老和核心人物，他在实验方面是一个天才，但却不具备将见解化为研究成果的能力。他率先使用显微镜进行微观世界的研究，并发明了细胞一词。他预言了蒸汽发动机，却无法进行制造，他是首先提出光波理论的人之一，却没有将理论完整地发展。
1672年2月15日，在皇家学会的讨论会上，胡克当众宣读了他写给奥登伯格的信，并把副本交给牛顿，在信中他对牛顿严谨的研究态度和实验观察给予了充分肯定，称赞新型反射望远镜的别致设计和出色性能，但对牛顿有关光和颜色的理论进行了批评，也提出了自己的观点，从此展开了著名的波动说和微粒说的论战。
这场论战的焦点主要集中在三个方面：微粒说，太阳光谱和基色理论。牛顿认为，颜色不过是不同折射率的光线在人视觉上的反映。胡克在1665年便发表论著提出光的波动说，认为“光只能通过均匀的、透明的介质传播的一种脉冲或运动”。作为波动说的坚定拥护者，他对牛顿的微粒说给予了正面的驳斥和批评，在他的带动下，一批当时的科学家也随声附和，推波助澜。争论起初，牛顿有些不知所措，第一次将自己的理论公之于众便遭到了权威的强烈批评。在他内心深处，除了惶恐和苦恼之外还有一丝对自身的怀疑。自己不过是个初出茅庐的小人物而已，而胡克是那个时代光学的权威。“我真的错了吗？”四面树敌的牛顿经常这么苦苦思索。当这种疑虑发展到至极的时候，牛顿的信心动摇了，他开始怀疑自己的理论。终于在当年的7月6日，在他写给奥登伯格的信中，承认了以太的存在，从而向以太说至少是部分地妥协了。提出玻璃内有不同的孔洞和角，光线投人便产生了折射。认为以太是空气粒子碰撞并逐次破碎后产生的及其细微的小粒子组成的，它既细微，又稀薄富有弹性，可以像空气一样振动。但他的微粒说的基本思想并没有改变。胡克误解了他后来的声明，认为牛顿已经投降而向其表示了歉意。牛顿为此心中感到很苦恼，向以太说的妥协与其像后人所说得那样是在权威面前不得已的屈服，不如说是牛顿厌倦了喋喋不休的辩论与争斗，加之不自信导致的必然结果。就这样，二人的争斗中也存在着妥协，而最终胡克的基色观点被证明是错误的。在以后的200年里，波动说和微粒说的争斗一刻也没有停止。最后还是20世纪的科学先驱阿尔伯特·爱因斯坦综合了前人的理论，发现了光线波粒子或物质波的表现形态，提出了光的波粒二象性，结束了旷日持久的争执。要知道，这种科学上的争论虽然有时会为某些别有用心的人所利用而变成打击别人、抬高自己的有效手段，但从历史的角度来说，还是有其积极意义的，至少这为后来光和辐射的研究奠定了很好的科学和思想基础。
此时的牛顿当然不会认识到这一点，在与胡克波动说的辩论刚刚开始的时候，他发现自己又被卷入了与法国笛卡尔、惠更斯学派关于基色理论的争执，局面因而变得更加错综复杂起来。他对此没有丝毫思想上的准备。
牛顿的第一篇光学论文宣读并发表之后，立即招来了远在巴黎的拥护笛卡尔以太漩涡说的法、意学者的一致声讨。他们对牛顿的微粒说，颜色理论倍加反感，驳斥的重点放在7种基色理论上。他们首先批评牛顿用不同折射率解释光线的颜色，又说所有颜色的光线混合后产生白光的说法与所有现象不符。牛顿当然很快作出了反应，写信给奥登伯格进行辩解。1672至1673年间，著名物理学家惠更斯也加入了战团，他以“N先生”为笔名给奥登伯格写信，语多涉及牛顿的颜色理论。惠更斯认为只有蓝色和黄色才是基本颜色，这两者足以合成太阳光谱中的其他颜色，自然也可以合成白色，牛顿的理论并非不正确，而是不必要，相比之下，自己的二种基色理论要基本一些。
牛顿对此给予了反击，并没有进行妥协。与胡克相比，惠更斯没有那种穷追猛打的精神，看到自己无法说服牛顿，便不再进行辩论，而是与他讨论起反射望远镜来了。
1674年，比利时物理学家利努斯写信给奥登伯格，反对牛顿的光谱理论，竟然得出结论说牛顿在光谱实验中见到的很可能不是真的日光束，而是穿过白云的光线。在1675年，他又荒谬地宣称：根据牛顿自己的实验和论文，只能得出他不是在晴天完成实验的结论。这种极不负责任、毫无科学依据的结论大大地激怒了牛顿，他天性纯良，绝想不到正常的科学辩论会发展成这样一种结果。起初本着促进科学进步的精神，他认真地进行辩论，但在他发现有些人并非为科学而论辩而是为派别而论辩时，他失望了，他内心隐隐觉得自己向往的学术净土其实并不存在，人们对新兴事物或捧或杀只是为了自己的利益。他受到了伤害，决心“永远告别哲学”，不再同那些无聊的人打交道，从此再也不发表新的理论，甚至以不交会费的方式向皇家学会提出退会（后被奥登伯格巧妙地阻止）。