När två himlakroppar med jämförbar massa växelverkar gravitationellt kretsar de båda runt en fast punkt (de två kropparnas masscentrum). Denna punkt ligger mellan kropparna på den linje som förbinder dem i en sådan position att produkterna av avståndet till varje kropp med varje kropps massa är lika stora. Jorden och månen rör sig alltså i kompletterande banor runt sin gemensamma massacentrum. Jordens rörelse har två observerbara konsekvenser. För det första varierar solens riktning sett från jorden i förhållande till de mycket avlägsna stjärnorna varje månad med cirka 12 bågsekunder utöver solens årliga rörelse. För det andra varierar siktlinjens hastighet från jorden till en fritt rörlig rymdfarkost varje månad med 2,04 meter per sekund, enligt mycket exakta uppgifter från radiospårning. Utifrån dessa resultat finner man att månen har en massa som är 1/81 gånger större än jordens. Med små ändringar förblir Keplers lagar giltiga för system med två jämförbara massor; de elliptiska banornas tyngdpunkter är de två kropparnas masscentrumpositioner, och genom att sätta M1 + M2 i stället för MS i uttrycket för Keplers tredje lag, ekvation (6), blir den tredje lagen följande: 
Det stämmer överens med ekvation (6) när den ena kroppen är så liten att dess massa kan försummas. Den omskalade formeln kan användas för att bestämma de separata massorna hos binära stjärnor (par av stjärnor som kretsar runt varandra) som befinner sig på ett känt avstånd från solsystemet. Ekvation (9) bestämmer summan av massorna, och om R1 och R2 är de enskilda stjärnornas avstånd från massans centrum måste förhållandet mellan avstånden balansera det omvända förhållandet mellan massorna, och summan av avstånden är det totala avståndet R. I symboler 
Dessa relationer är tillräckliga för att bestämma de enskilda massorna. Observationer av dubbelstjärnors omloppsrörelser, av dynamiska rörelser hos stjärnor som kollektivt rör sig i sina galaxer och av själva galaxernas rörelser verifierar att Newtons gravitationslag är giltig med hög noggrannhet i hela det synliga universum.
Oceaniska tidvatten, fenomen som mystifierat tänkare i århundraden, visades också av Newton vara en konsekvens av den universella gravitationslagen, även om detaljerna i de komplicerade fenomenen inte förstods förrän relativt nyligen. De orsakas särskilt av månens och, i mindre utsträckning, solens dragningskraft.
Newton visade att jordens ekvatoriella utbuktning var en följd av balansen mellan de centrifugalkrafter som jordens rotation ger upphov till och de dragningskrafter som varje jordpartikel utövar på alla andra partiklar. Gravitationsvärdet på jordens yta ökar på motsvarande sätt från ekvatorn till polerna. Bland de uppgifter som Newton använde för att uppskatta storleken på den ekvatoriella utbuktningen fanns de justeringar av sin pendelklocka som den engelske astronomen Edmond Halley var tvungen att göra under sina astronomiska observationer på den södra ön Sankt Helena. Jupiter, som roterar snabbare än jorden, har en proportionellt sett större ekvatorial utbuktning, och skillnaden mellan dess polära och ekvatoriella radier är cirka 10 procent. En annan framgång för Newtons teori var att han visade att kometer rör sig i paraboliska banor under solens gravitationella dragningskraft. I en grundlig analys i Principia visade han att den stora kometen 1680-81 verkligen följde en parabolisk bana.
Det var redan på Newtons tid känt att månen inte rör sig i en enkel keplersk bana. Senare, mer exakta observationer av planeterna visade också på avvikelser från Keplers lagar. Månens rörelse är särskilt komplex, men bortsett från en långsiktig acceleration på grund av tidvatten på jorden kan komplexiteten förklaras av solens och planeternas gravitationella dragningskraft. Planeternas gravitationella dragningskraft på varandra förklarar nästan alla drag i deras rörelser. Undantagen är dock viktiga. Uranus, den sjunde planeten från solen, observerades genomgå variationer i sin rörelse som inte kunde förklaras av störningar från Saturnus, Jupiter och de andra planeterna. Två 1800-talsastronomer, John Couch Adams från Storbritannien och Urbain-Jean-Joseph Le Verrier från Frankrike, antog oberoende av varandra att det fanns en osynlig åttonde planet som kunde ge upphov till de observerade avvikelserna. De beräknade dess position inom en grad från den plats där planeten Neptunus upptäcktes 1846. Mätningar av rörelsen hos den innersta planeten, Merkurius, under en längre period fick astronomerna att dra slutsatsen att huvudaxeln i denna planets elliptiska bana precesserar i rymden med en hastighet på 43 bågsekunder per århundrade, vilket är snabbare än vad som kan förklaras av störningar hos de andra planeterna. I detta fall kunde man dock inte hitta några andra kroppar som kunde ge upphov till denna avvikelse, och en mycket liten ändring av Newtons gravitationslag tycktes vara nödvändig. Einsteins relativitetsteori förutsäger exakt detta observerade beteende hos Merkurius bana.