Per spiegarne il principio di funzionamento basta ricoprire il disco con uno di carta nera che lasci scoperti i cinque settori dello stesso colore; allora, ponendo il disco in rotazione sufficientemente rapida, tutta la superficie della corona circolare appare uniformemente colorata di quel colore. Perché ciò accada è necessario che ciascun settore colorato raggiunga la posizione in cui si trovava il precedente, descrivendo un quinto di giro, in un intervallo di tempo inferiore a quello di persistenza dell'immagine sulla retina che è di circa 1/10 di secondo; per cui la velocità di rotazione deve essere superiore a due giri al secondo.
In queste condizioni infatti, quando uno dei cinque settori colorati raggiunge la posizione in cui si trovava quello che lo precede nella rotazione, gli effetti fisiologici provocati dal settore nelle posizioni intermedie occupate, senza soluzione di continuità, sono presenti sulla retina e tutto il settore appare uniformemente colorato; poiché ciò accade per tutti e cinque i settori, l'intera corona circolare appare uniformemente colorata.
Quando si mette in rotazione il disco di Newton, con una velocità di rotazione superiore a quella limite, ciò accade per tutti i sette colori e se questi, riproducessero esattamente, anche come intensità relativa, i sette colori fondamentali, si avrebbe la stessa sensazione del bianco che si ha con i sette specchietti.
Questa situazione è in pratica irrealizzabile e il disco, più che bianco, appare grigio.