La era de la computación moderna empezó con una ráfaga de desarrollo antes y durante la Segunda Guerra Mundial, como circuitos electrónicos, relés, condensadores y tubos de vacío que reemplazaron los equivalentes mecánicos y los cálculos digitales reemplazaron los cálculos analógicos.
Las computadoras que se diseñaron y construyeron entonces se denominan a veces "primera generación" de computadoras. La primera generación de computadoras eran usualmente construidas a mano usando circuitos que contenían relés y tubos de vacío, y a menudo usaron tarjetas perforadas (punched cards) o cinta de papel perforado (punched paper tape) para la entrada de datos [input] y como medio de almacenamiento principal (no volátil). El almacenamiento temporal fue proporcionado por las líneas de retraso acústicas (que usa la propagación de tiempo de sonido en un medio tal como alambre para almacenar datos) o por los tubos de William (que usan la habilidad de un tubo de televisión para guardar y recuperar datos).
A lo largo de 1943, la memoria de núcleo magnético estaba desplazando rápidamente a la mayoría de las otras formas de almacenamiento temporal, y dominó en este campo a mediados de la década de 1970.
En 1936 Konrad Zuse empezó la construcción de la primera serie Z, calculadoras que ofrecen memoria (inicialmente limitada) y programabilidad. Las Zuses puramente mecánicas, pero ya binarias, la Z1 terminada en 1938 nunca funcionó fiablemente debido a los problemas con la precisión de partes. En 1937, Claude Shannon hizo su tesis de máster en MIT que implementó álgebra booleana usando relés electrónicos e interruptores por primera vez en la historia. Titulada "Un Análisis Simbólico de Circuitos de Relés e Interruptores" (A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits), la tesis de Shannon, esencialmente, fundó el diseño de circuitos digitales prácticos.
La máquina subsecuente de Zuse, la Z3, fue terminada en 1941. Estaba basada en relés de teléfono y trabajó satisfactoriamente. Así, la Z3 fue la primera computadora funcional controlada mediante programas. En muchas de sus características era bastante similar a las máquinas modernas, abriendo numerosos avances, tales como el uso de la aritmética binaria y números de coma flotante. El duro trabajo de reemplazar el sistema decimal (utilizado en el primer diseño de Charles Babbage) por el sistema binario, más simple, significó que las máquinas de Zuse fuesen más fácil