在公元十九世纪初，美国一个不起眼的玻璃工德•弗雷斯特发明了真空电子管，这一改变人类命运的发明在其时被当地法庭以“魔鬼的伎俩”为罪名判罚了二百美元。到了公元1919年，爱克尔斯和乔丹把一对真空三极管连接成第一个电子管触发器，构成并奠定了电子计算机的核心电子线路基础：电子开关门电路。
机械计算机的现代化时期是从公元1925年开始的，有代表性的是凡尼弗•布什领导制造的模拟式计算机和霍华德•艾肯设计制造的数字式计算机。
公元1925年，凡尼弗•布什领导制造了世界上第一台模拟式计算机，这是一台多用途的模拟计算机，于公元1927年投入运行，凡尼弗•布什称之为乘积积分描图仪。这台计算机除了安装有电动机外全部是机械的，所需要计算的数据都是用齿轮所旋转的角度来表示，计算结果的精度与角度测量有着密切关系。十年后，美国麻省理工学院由凡尼弗•布什领导的小组又设计了第二台模拟式计算机，并于公元1942年制造成功。第二台模拟计算机的速度很快，解一个典型的代数方程式，用人工计算的话需要七天时间，而用这台模拟计算机只需要用三十分钟。由于第二台模拟计算机广泛应用于炮击表的计算，所以一直到第二次世界大战结束都未予以公开。凡尼弗•布什设计制造的模拟计算机重达二百吨，用了一百五十台电动机、两千三百二十八只电子管、数千个继电器和将近三百六十公里长的电缆，该计算机可以解多达十八个变量的代数方程式。
公元1937年，数学家和物理学家霍华德•艾肯撰写了历史性文献《自动计算机建议》一书。从公元1939年起，霍华德•艾肯用了五年时间领导制造了著名的Mark-I计算机，并作为世界上第一台数字自动计算机而保存在博物馆至今。Mark-I计算机长十四米一，高两米二，由于使用了三千四百二十八个继电器，故而又有继电器计算机之称。Mark-I计算机的重要成功之处在于它可以自动按照程序员编制的一系列指令进行计算，指令由穿孔纸带送入计算机，计算的全过程无需操作员进行干预，使Mark-I计算机的运算速度大为提高，完成一次十进制的加法运算只需要0.3秒钟。
公元1943～1946年，由美国宾夕法尼亚大学电工学院年仅二十五岁的年轻工程师普雷斯帕尔•艾克特和物理学家约翰•毛希利领导数十名科技人员实施了举世闻名的ENIAC工程(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，电子数值积分与计算器)，制研人类有史以来的第一台电子计算机。决定制造ENIAC计算机的巨大动力是出于军事上的迫切需要，当时第二次世界大战正在进行中。ENIAC工程在美国陆军部三局的全力支持下于公元1943年开始研制，两年后的公元1945年12月投入试运行，并于公元1946年2月正式交付美国陆军部使用。建成的ENIAC计算机也是一个庞然大物，它使用了一万八千六百一十九个电子管、一千五百三十个继电器、七万六千三百支电阻、一万四千七百支电容、数千个开关和接插件，机身长三十米四八，宽九十二厘米，自重达一百三十吨，占地约一百七十平方米，耗电量高达二百千瓦，为了散热，还专门配备了一台三十吨重的冷却装置。当时的ENIAC计算机每秒钟虽然只能做五千次加法运算，稳定性也比较差，而且并不是存贮程序式计算机，但是它终于宣布了一个新事物：电子计算机的诞生。ENIAC计算机在公元1946年2月进行正式计算时就创造了奇迹：它用短于炮弹实际飞行的时间计算出了口径为40.6厘米的大口径海军舰炮的弹道，比手工计算快二十万倍，比Mark-I计算机快了近千倍。在今天看来，这个速度是微不足道的，但在当时却是极其鼓舞人心的惊人之举。由于ENIAC计算机本质上是通用计算机，第二次世界大战后人们用它来计算原子量、宇宙射线、风洞设计，甚至尝试过数值天气预报，直到公元1955年，ENIAC计算机才宣告退休进了博物馆。
这里特别要指出的是，汉斯•哥德斯坦和冯•诺伊曼二人自始至终参加了ENIAC计算机的研究和制做，并在其研制的过程中提出并确定形成了新的电子计算机的设计思想，决定性地影响了以后计算机领域的发展。