牛顿三大定理是热学中重要的定理，它是研究精典热学的基础。
1．牛顿第一定理
内容：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态惯性定律，直至遭到其它物体的斥力促使它改变这些状态为止。
说明：物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势，因而物体的运动状态是由它的运动速率决定的，没有外力惯性定律，它的运动状态是不会改变的。物体的这些性质称为惯性。所以牛顿第一定理合称为惯性定理。第一定理也揭示了力的概念。明晰了力是物体间的互相作用，强调了是力改变了物体的运动状态。由于加速度是描写物体运动状态的变化，所以力是和加速度相联系的，而不是和速率相联系的。在日常生活中不注意这点，常常容易形成错觉。
注意：牛顿第一定理并不是在所有的参照系里都组建，实际上它只在惯性参照系里才创立。为此经常把牛顿第一定理是否创立，作为一个参照系是否惯性参照系的判据。
2．牛顿第二定理
内容：物体在遭到合外力的作用会形成加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小反比于合外力的大小与物体的惯性质量成正比。
第二定理定量描述了力作用的疗效，定量阳线度了物体的惯性大小。它是矢量式，而且是瞬时关系。
要指出的是：物体遭到的合外力，会形成加速度，可能使物体的运动状态或速率发生改变，而且这些改变是和物体本身的运动状态有关的。
真空中，因为没有空气阻力，各类物体由于只遭到重力，则无论它们的质量怎样，都具有的相同的加速度。因而在作自由落体时，在相同的时间间隔中，它们的速率改变是相同的。
3．牛顿第三定理
内容：两个物体之间的斥力和反斥力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。
说明：要改变一个物体的运动状态，必须有其它物体和它互相作用。物体之间的互相作用是通过力彰显的。而且强调力的作用是互相的，有作用必有反斥力。它们是作用在同一条直线上，大小相等，方向相反。
另须要注意：
（1）斥力和反斥力是没有主次、先后之分。同时形成、同时消失。
（2）这一对力是作用在不同物体上，不可能抵消。
（3）斥力和反斥力必须是同一性质的力。
（4）与参照系无关。
定理内容：
自然界种任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成反比，与两物体宽度离的平方成正比。
万有引力定理
公式表示：
F=G*M1M2/（R*R）（G=6.67×10^-11N•m^2/kg^2）可以读成F等于G除以M1M2乘以R的平方商
F:两个物体之间的引力
G:万有引力常数
m1:物体1的质量
m2:物体2的质量
r:两个物体之间的距离
根据国际单位制，F的单位为牛顿(N)，m1和m2的单位为千克(kg)，r的单位为米(m)，常数G近似地等于6.67×10−11Nm2kg−2（牛顿米的平方每千克的平方）。
可以看出敌视力F仍然都将不存在，这意味着净加速度的力是绝对的。（这个符号规约是为了与库仑定理相容而签订的，在库仑定理中绝对的力表示两个电子之间的敌视力。）
意义：
万有引力定理的发觉，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了上去，对之后数学学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次解释了（自然界中四种互相作用之一）一种基本互相作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
万有引力定理阐明了天体运动的规律，在天文学上和宇宙航行估算方面有着广泛的应用。它为实际的天文观测提供了一套估算方式，可以只凭少数观测资料，才能算出长周期运行的天体运动轨道，科学史上哈雷慧星、海王星、冥王星的发觉，都是应用万有引力定理取得重大成就的反例。利用万有引力公式，开普勒第三定理等还可以估算太阳、地球等难以直接检测的天体的质量。牛顿还解释了月亮和太阳的万有引力造成的潮汐现象。他根据万有引力定理和其他热学定理，对月球两极呈扁平形状的缘由和地轴复杂的运动，也成功的做了说明。