牛顿力学以牛顿三大运动定律和万有引力定律为基础，所以牛顿力学的适用范围，受限于这四个基本定理，像微观和宏观高速就不适用牛顿力学。
在300年前，牛顿建立经典力学，统一了地面、天上的物体运动规律，从此科学家能够精确地预言各大行星、卫星和彗星的行为，比如海王星就被称作笔尖上发现的行星，因为最初天文学家是通过天王星的引力摄动现象，预言了海王星的存在，然后推测出海王星的轨道并找到了海王星。
经典力学的建立，让物理学蓬勃发展，从而带动人类社会的进步，比如瓦特发明蒸汽机，法拉第发明了发电机，莱特发明了飞机，这些都和物理学息息相关。
但是进入20世纪后，人们发现了很多牛顿力学无法解释的现象，比如水星进动、黑体辐射、光电效应、光速不变等等。
如果我们深究其中的原因，其实还是牛顿力学的基本定律存在局限性，从而导致经典力学的适用范围受限，牛顿三大运动定律分别是：惯性定律、牛顿第二定律（F=ma）、作用力和反作用力定律。
比如其中的牛顿第二定律，就只在宏观低速下成立，在高速情况下将受到相对论质增效应的影响；而作用力与反作用力定律，在某些特殊场合也不适用，比如加速带电粒子会辐射电磁能量，使得带电粒子本身受到一个电磁阻尼，这个作用在经典力学中就找不到反作用力。
另外，当两个粒子的距离无限接近时，根据万有引力定律的描述，粒子间的吸引力将会变得无穷大，这点是不正确的，所以万有引力无法描述微观粒子的相互作用，而且在强引力源的情况下，由于相对论效应明显，万有引力定律也将失效。
正是由于牛顿力学的四大基本定律存在局限性，所以导致了牛顿力学本身存在适用范围，尤其是在微观，以及宏观高速的情况下，需要使用量子力学和相对论力学来描述。
