W 1931 roku Kurt Gödel wykazał, że każde rozumowanie matematyczne można przedstawić w formie algorytmu. W 1936 roku Alan Turing przedstawił koncepcję abstrakcyjnego modelu urządzenia wykonującego algorytmy (tzw. maszynę Turinga). Pomysł Turinga zakładał nieskończenie długą taśmę podzieloną na kwadratowe komórki ułożone w szeregu. Wnętrze komórek było wypełnione cyframi 0, 1 lub pozostawało puste. W maszynie Turinga znajdował się również procesor odczytujący taśmę i wykonujący jedno z sześciu prostych działań. Wynikiem pracy procesora była zapisana na taśmie wartość końcowa. W 1937 roku Claude Shannon zaprezentował syntezę technologii elektromechanicznej, algebry Boole’a i systemu binarnego. John von Neumann (przez wiele lat nazywany „ojcem komputerów”) opracował ideę maszyny cyfrowej, która miała opierać się m.in. na binarnym układzie arytmetycznym i rozdziale programu i danych w pamięci.
W latach 1937–1942 John Vincent Atanasoff i jego asystent Clifford Berry zbudowali komputer Atanasoff-Berry Computer (ABC), będący pierwszym elektronicznym komputerem cyfrowym. Choć ABC był pierwszym komputerem cyfrowym, aż do 1973 roku patent na urzędzenie tego typu należał do komputera ENIAC z 1946 roku. Za wynalezienie elektronicznego komputera Atanasoff został w 1990 roku odznaczony medalem National Medal of Technology.