1653年8月，牛顿的继父逝世，牛顿的母亲汉娜回到了伍尔索普生活。十岁的孩子重获母爱，随后的一个时期也许应是一段快乐的插曲。不过乐中也有许多苦，因为分享母亲关爱的还有一个同母异父弟弟和两个同母异父妹妹，其中一个妹妹还不到一岁，另一个刚刚两岁，他们也许是母亲关注的中心。不到两年，牛顿就被送到格兰瑟姆的中学去了。来到格兰瑟姆镇，除了金格斯中学外，另一个要去的地方是镇上的药剂师克拉克家。克拉克夫人自幼便与牛顿的母亲汉娜是朋友，由于牛顿在镇上也没有别的亲戚，因而牛顿在金格斯中学读书的日子，便要寄宿在克拉克家。牛顿对克拉克夫妇感到生疏，因为他们从未谋面。已感到对陌生的金格斯中学有些不适应的小牛顿，一想到又要和这陌生的一家见面，并且要长久地住在这，不免有些紧张。
克拉克家位于镇中心，阁楼的样式与自家的相差不多，这种相像不免使牛顿产生了些许的好感。与克拉克夫妇的见面也同样令他感到惬意，因为夫妇二人都是那么和蔼可亲，毫无陌生感，就好像在哪见过一样。克拉克夫妇特意为小牛顿准备了一间阁楼，好让他能够比较舒服地生活和学习。在情感上牛顿是个内向沉默且拒绝陌生人的人，但在克拉克家却不一样。他好像很快习惯并且喜欢上了这里的生活，并没有初来时想像的孤独感，相反自幼失去了父爱、母爱的牛顿感到了家的温暖；另外，克拉克家与众不同的家庭氛围也吸引了牛顿。
克拉克先生是镇上有名的药剂师，在当时的英国，有些药品需要药剂师自己配制，因而克拉克先生便有自己的药品配置室。克拉克先生的药品配置室如果在今天我们可称之为实验室，在实验室中各种配药仪器布满了整个房间，有干锅、天平及各种玻璃实验制品……这些都深深地吸引了牛顿的目光。他以前倒是用过锯子、斧头模仿着看过的东西做过小水车之类的东西，但从没接触过这类东西。每当克拉克先生走入他的实验室时，都令牛顿产生一种莫名的冲动，他要看看这些东西到底如何运用。克拉克先生每次配置药品时，神色都是那么严峻，显得是那么谨慎。他用小天平称来称去，各种药剂有白的、红的、黄的……接着他又把各种器皿连结起来，然后又用火加热、用水冷却，在器皿中的药剂一会变成了其他颜色，一会又由气体变成液体……远远看着的牛顿被这一切迷住了，这些东西太神奇了，为什么要对它加热，为什么要把那两种东西放在一起，为什么它会变色。这些对于他来说，真是变化无穷，充满着无尽的魅力。对克拉克先生实验室的关心完全出自他的本心，他对这些陌生的东西有着他自己都不知道为什么的热爱。他很羡慕和敬佩克拉克先生的博学，同时也想像有一天自己也什么都能知道。克拉克先生也看出了这个孩子的与众不同，便耐心地引导他，希望这个对知识有着无尽欲望的孩子能有更大、更快的进步。他告诉牛顿，在进行实验前你一定要掌握住必要的基础知识，因为只有在一定理论的指导下才能通过实验论证自己想法的正确性，因而掌握必要的知识是很必要的。牛顿把这些深深地记在心里。
格兰瑟姆中学的校长是牛顿在伍尔索普就读学校的经办人，他是一位很有名望的教育家，对牛顿也特别看重，即使牛顿仍和读小学时一样不注重学习。数学教师是克拉克孪生的弟弟。他们为人都很友好，所以这种宽松的学习环境对牛顿来说，是很理想的。他在这里主要是学习拉丁文文法，此外学习数学和神学，数学则以几何为主。
这时的牛顿仍然不爱学习，成绩在班里仍旧落后。在学校里他还是特别不爱讲话，爱沉思默想。他既不接近老师，也不和同学亲近，仅仅和克拉克夫人与前夫所生的女儿安娜·斯托瑞比较亲近。牛顿一看到这个端庄文静的女孩子就不由自主地喜欢上了她。不爱说话的牛顿在她面前却总有好多话题。斯托瑞和他年龄相仿，两个人谈得很投机。牛顿为了讨她的欢心，常常给她做玩具或者修理家具什么的，就是从这里常常表现出他的心灵手巧和别出心裁。斯托瑞看在眼里记在心上，有时也会流露出来。随着时间的推移，在这对少男少女的心中不由萌发出一种情不自禁的、朦朦胧胧的、然而却震动两个人心灵的感情，像一股不含一点杂质的清泉流淌在彼此心里。
当斯托瑞不在身边时，牛顿有时会诗性大发，随口吟出几句。他把克拉克药店里没人看的书都仔细看过了，有一本叫做《自然与艺术之谜》的书对他有了很大的影响，从那里他学会了制作焰火、变戏法、调颜色、制图以及自制有趣的玩具。他还是那个老习惯，凡是书里讲到的好玩的事，他都要自己亲自尝试一番。这种亲自动手做实验的习惯使他终身受益。当他在乡村上学时，他就喜欢画画，画树、画花、画他见到的美丽图景。到了格兰瑟姆，闲暇独处时，便拿出笔来……虽然未有人称赞他，但他自己非常喜欢画画，尽管他不具备美术天赋。这大概是和他热爱大自然，头脑里充满美丽的幻想有关吧。牛顿有时也写诗，和画画一样，他也并没有作诗的天分，他写诗也是为了表达自己的志向和情感。在克拉克家里的生活是快乐的，有可爱的斯托瑞做伴，他有时有成年人的成熟，有孩子的天真，有思想家的思维。然而学校里的他却没有一点改变，学习成绩没有丁点好转。他根本没有把心思用在这上面，他经常陷入沉思之中，因而遭到一些调皮孩子的取笑和嘲弄。
可是不久，读书成了他又一个兴奋点，他对此是那么沉迷，有些时候近乎痴狂。在日后的生活中，牛顿也始终对读书有着难以丢弃的挚爱，它已成为他的一种习惯，培植在他的生命中。
夜色已深，小牛顿还没有睡，他在桌前安静地看着书。
在周围邻居的印象里，仿佛克拉克家阁楼的这间房间的灯一直都是亮着的。摇曳的灯光下，牛顿沉醉在书本里，思绪伴着文字交响着，不知不觉时间又流过了许久。阵阵夜风从窗外吹来，夹着些凉意，牛顿不禁拉了拉衣襟，目光顺着窗外望去，窗外点点星光。这点点星光映在灰暗的夜空中，显得是那么空灵、悠远，这空灵、悠远不禁引来小牛顿一阵阵哀怨，透过夜空他想到了在意念中远在天堂里的父亲，在牛顿的记忆中父亲只有想像，外祖母说他应该在天堂。远处的星光依然是闪亮的，在遥远的空灵中父亲会不会也同样像其他人的父亲关爱儿女一样关注着他这个孤独、弱小的生灵。想到这里小牛顿的眼中不免有了点点泪光，再遥望远方，仿佛那天边的星斗也同样带着哀伤。
“啊，那个像柄长剑，那个像个仙女，哦！那个像头狮子……”“好像在哪里看到过有关写星星的书！”急急地冲出门，向二楼的藏书房跑去，转而又蹑手蹑脚，因为他怕在深夜中惊醒早已沉睡的善良的克拉克夫妇。时光飞速地流转着，牛顿的阅读范围早已超过了课堂上所学的知识范围，他的学识也得到了同龄人和师长的公认。牛顿刚到格兰瑟姆住下来时，发生过一次深深灼痛其记忆的危机。那时他甚至还没有机会表现出自己的杰出智力。要么是乡村小学给他留下的底子太差，要么是他再次陷入孤独，心存恐惧，所以在班上的名次很低，甚至成为倒数第二。一天早上，在上学路上，倒数第三的一个男孩在他肚子上踢了一脚，踢得很重。
不满足于在肉体上击败对方，牛顿还坚持在成绩上挫败对方。一旦上路，他便在学校里成了第一名。随着他的名次升高，他把他坐过的每张椅子上都刻上他的名字。今天，这些椅子已荡然无存，可一个石窗沿上还留着他的签名。
他的房间里面堆满了工具，妈妈给他的钱都买了工具。
别的孩子都在玩游戏，他则用木头做东西，不仅是为女孩子做玩具，主要的还是做模型。他给自己做了一部小车，这辆四轮车由曲柄带动，他坐上去后就自己转动曲柄。他还用“皱纹纸”做了一个灯笼，冬天早上天还不亮，点着它上学，白天他可以简单地把它折起来放进口袋。这灯笼还有其他用途：晚上吊在风筝尾巴上，“有一段时间把邻近的居民吓得好不惊慌；每逢集日，这玩意在村民们的啤酒杯上掠过，使他们议论纷纷”。格兰瑟姆没有烧成一片灰烬，真是好运气。在机械发明上花的时间太多，常常贻误功课，落在后面。每逢这时他就转向书本，很快又赶上前去。即使是安息****也不肯放手，尽管这样做使他满心后悔。牛顿的这些发明有许多来自约翰·贝特著的《自然与艺术之谜》。也许牛顿的青春才华在贝特那本书的照耀下略有逊色，但他的天才很难使人怀疑，事实是他找到了一本可以激发其自然兴趣的书。这些故事中有的有些离奇古怪，完全出人意料，因为在他以后的生活中完全销声匿迹了。现在看来，这似乎也是一种真诚的努力，想用这种方式去取悦他的同学。他也替他们做灯笼，谁又能怀疑他们参加了这人造流星的制造？他们放风筝时，牛顿注意观察风筝的特点，以便确定理想的比例，以及接线的最佳点。显然他这是枉费心机。他只是使他们深信他的天分高出他们，从而使他们完全疏远了他。他就是在与男孩子们一起玩耍时，也总是在动脑筋，一般的孩子一定会觉得他咄咄逼人。他曾说过，他一生做的第一次实验：先是顺风跳，然后逆风跳，将结果与他在无风的日子里跳跃的结果相比较，以此测量“风暴的力度”。他告诉男孩子们：这次风暴比他以往经历的任何风力要强上一英尺，他们都听懵了，他就给他们看他测跳距的标记。据一则传闻讲，他曾巧妙地利用风力赢得一场跳远比赛——同样，他超人的狡黠惹人猜疑。格兰瑟姆还有其他的消遣，其中就有日晷。日晷甚至在早些时显然就已吸引了牛顿的注意力，现在在科尔斯特沃斯教堂安有一个日晷，据说是牛顿九岁时雕刻的。制作日晷所涉及的就远不止运用工具的技巧，它们代表的是一种知识挑战。牛顿在可怜的克拉克的家里放满了日晷——他自己房里，别人房里，门口，阳光能照进来的一切地方。他把木钉钉在墙上标志小时、半小时甚至一刻钟，木钉上系上绳子，上面有移动的球，可以连续不间断地测量每天的影子。他做着历书似的记录，学会了区分太阳的周期，他分得出分点与至点，甚至分得出一月中的各天。到后来，家里人和邻居都来查询“伊萨克日晷”。这样，上天的威严与自然的公允就展现在他面前，使他无法忘怀。据康迪特（牛顿的外甥女婿）讲，牛顿在生命结束时还在观察太阳。他观察常去的每个房间的影子，如有人问他时间，他常常是不看钟，而是看看影子就可以回答出来。
他画画的技能也日益精进起来，克拉克先生的屋子再次受到他这股热情的冲击。据后来住进这间阁楼的人证实，墙上满是用碳笔画的鸟兽、人物、船只和植物。他还画了查尔斯一世、约翰·多恩和校长斯托克的像。墙上还有几个圆和三角形——它们比画的所有肖像、鸟、船更能预示我们所知道的牛顿。几乎在每块木板上，都有他的名字“伊萨克·牛顿”，是刻上去的，所以擦不去，与学校里的课桌一样，经验证，是他的手笔。
在格兰瑟姆度过的这段中学时光是牛顿一生中最快乐幸福的日子，在这里他已完全适应了生活并且找到了自己的理想的生活状态，学校的课堂、藏书的阁楼、自己的卧室兼手工作坊，这里的每一天都是充实快乐的，就像是贪财的人发现了无主的宝藏一样，觉得离开一秒都是一种心痛。牛顿在这里度过了一年多的时光。
有些时候人的成长也需要机缘，牛顿在这所学校里结识了一位对其一生的命运都有着重要影响的一位良师，他就是牛顿就学的中学校长亨利·斯托克校长。斯托克校长以他几十年的教学育人经验和超出常人的伯乐眼光发现了牛顿。
其实牛顿在学校里的表现在一般人的眼里显得未必是那么出类拔萃，在刚入学时他被编入了低等班，成绩也是一般。
后来成绩虽然有很大提高也只能说是个优等生而已，但是斯托克校长却一直默默地关注着这位他认为是他教过的最优秀的学生。
