Mọi thứ có lẽ sẽ chỉ dậm chân tại chỗ nếu như Galileo Galilei không phát triển các kính viễn vọng và thực hiện những quan sát quan trọng. Nhờ những quan sát của Galilei, có một sự thật được phát hiện ra: các thiên đường không hoàn hảo, không bất động. Chấp nhật thuyết nhật tâm của Nikolaus Copernicus, Galilei tin răng Trái Đất cũng giống như các hành tinh khác. Thêm vào đó, ông còn biểu diễn một thí nghiệm rất nổi tiếng khi ông thả hai quả cầu từ Tháp Pisa (Lý thuyết và thực hành cho thấy rằng chúng chạm đến mặt đất ở cùng thời điểm). Mặc dù sự thực về cuộc thí nghiệm vẫn còn gây tranh cãi, Galilei đã thực hiện các thí nghiệm định lượng bằng việc cho lăn các quả cầu trên mặt phẳng nghiên; lý thuyết chính xác của ông về chuyển động nhanh dần đều có xuất phát rõ ràng từ những thí nghiệm như thế. Galilei cũng tìm ra rằng một vật thể rơi theo chiều dọc chạm đến mặt đất vào cùng thời điểm với một vật thể dự kiến theo chiều ngang, vì thế một Trái Đất khi quay một cách đồng nhất sẽ vẫn có những vật thể rơi xuống mặt đất dưới tác dụng của trọng lực. Đáng chú ý hơn, ý kiến này đã khẳng định rằng những chuyển động đồng nhất là không rõ ràng so với phần còn lại, từ đó tạo ra nền tảng về thuyết tương đối.

Isaac Newton là người đầu tiên thống nhất ba định luật về chuyển động (định luật quán tính, định luật thứ hai được đề cập ở trên, định luật thứ ba về chuyền tác động và phản tác động) và chứng minh ba định luật này điều hành cả các vật thể trên Trái Đất và hành tinh. Newton và hầu hết những nhà khoa học đương thời, như Christiaan Huygens, đã hy vọng rằng cơ học cổ điển sẽ hữu dụng trong việc giải thích tất cả các vật thể, bao gồm (trong quang hình học) ánh sáng. Cách giải thích của Newton về vòng Newton đã tránh những nguyên lý về sóng và đề xuất rằng các hạt ánh sáng thay đổi hoặc bị kích thích bởi thủy tinh hoặc sự cộng hưởng.

Newton cũng phát triển tính toán cần thiết để biểu diễn toán học cho cơ học cổ điển. Tuy nhiên, Gottfried Leibniz, độc lập với Newton, phát triển một tính toán với lưu ý về đạo hàm và tích phân được sử dụng ngày nay. Cơ học cổ điển đã nhắc đến lý thuyết điểm của Newton trong đạo hàm thơi gian.

Leonhard Euler đã mở rộng các định luật của Newton từ các hạt cho đến các vật rắn với hai định luật bổ sung. Làm việc với các vật thể rắn chịu tác động của các lực đã dẫn đến biến dạng có thể nhận thấy được. Ý tưởng này đã được kết nối bởi Euler vào năm 1727. Vào năm 1782, Giordano Riccati đã bắt đầu xác định độ đàn hồi của vài vật thể, tiếp nối sau đó bởi Thomas Young. Simeon Poisson đã mở rộng nghiên cứu cho chiều thứ ba vơi tỷ lệ Poisson. Gabriel Lamé đã ứng dụng nghiên cứu vào việc đảm bảo sự chắc chắn của vật thể và giới thiệu thông số Lamé[6]. Những hệ số này đã thiết lập độ đàn hồi tuyến tính và khởi đầu lĩnh vực cơ khí continuum.

Sau Newton, sự tạo hình lại đã cho phép dần dần đã cho phép các giải pháp để có kết quả tốt hơn rất nhiều cho vấn đề. Đầu tiên có thể kể tới Joseph Louis Lagrange. Nhà toán học này đã phát triển cơ học Lagrange. Trong cơ học này sử dụng con đường của các hành động tối thiểu và đi theo tính toán của các biến số. William Rowan Hamilton đã tạo hình lại cơ học Lagrange vào năm 1833. Sự thuận lợi của cơ học Hamilton là khung của nó cho phép một cái nhìn sâu hơn vào các nguyên lý cơ bản. Hầu như khung của cơ học Hamilton có thể được thấy trong cơ học lượng tử tuy nhiên ý nghĩa thực sự của khái niệm này khác với những tác động lượng tử.

Mặc dù cơ học cổ điển tương thích đối với các lý thuyết của vật lý cổ điển như là điện động lực học cổ điển hay nhiệt động lực học cổ điển, có một vài khó khăn đã được khám phá trong cuối thế kỷ 19 phải được giải quyết bằng vật lý hiện đại hơn. Khi kết hợp với nhiệt động lực học cổ điển, cơ học cổ điển đã dẫn dắt đến nghịch lý Gibbs, nghịch lý cho rằng entropy không phải là một số lượng được xác định tốt. Cũng như các thí nghiệm chạm đến mức độ nguyên tử, cơ học cổ điển đã thất bại trong việc giải thích, kể cả ở mức độ gần tiệm cận đến, cả những thứ cơ bản như là cấp độ năng lượng và kích thước của các nguyên tử. Nõ lực của việc giải quyết những vấn đề này đã dẫn đến sự phát triển của cơ học lượng tử . Tương tự như vậy, sự đối xử khác biệt với điện từ cổ điển và cơ học cổ điển dưới tốc độ chuyển đổi đã dẫn đén thuyết tương đối.