Disebabkan oleh kesedarannya terhadap kadar kesilapan tinggi dalam pengiraan jadual-jadual matematik, Babbage hendak mencari kaedah mekanik untuk melakukan pengiraan tersebut agar menghapuskan kesilapan punca manusia. Tiga faktor yang berbeza kelihatan mempengaruhinya:

• ketidaksukaan terhadap keadaan tidak kemas;
• pengalamannya tentang jadual-jadual logaritma; dan
• kerja-kerja yang dilakuan oleh Wilhelm Schickard, Blaise Pascal, dan Gottfried Leibniz terhadap mesin pengiraan.

Babbage membincangkan prinsip-prinsip enjin pengiraannya buat pertama kali dalam sepucuk surat kepada Sir Humphry Davy pada tahun 1822.

Enjin-enjin Babbage adalah antara komputer mekanik yang pertama. Sebahagian besar enjin-enjinnya tidak siap, akibat masalah kewangan dan persoalan personaliti. Babbage sedar bahawa sebuah mesin akan melakukan kerja dengan lebih baik dan lebih boleh dipercayai, berbanding dengan seorang manusia. Beliau membina sebilangan mesin berkuasa stim yang lebih kurang dapat melakukan kerja itu; pengiraannya dapat dijenterakan pada setakatnya. Walaupun mesin-mesin Babbage merupakan mesin raksasa mekanik, persamaan seni bina asasnya dengan komputer moden sangat menghairankan: ingatan data dan atur cara berasingan, operasinya berasaskan arahan, unit kawalan boleh membuat lompatan bersyarat, dan mesin itu mempunyai sebuah unit I/O yang berasingan.

Rekaan-rekaan Babbage yang lain termasuk: cegamata, kereta dinamometer, tolok landasan piawai, kadar pos seragam, lampu hijab untuk rumah api, serta oftalmoskop heliograf.

Enjin beza

Pada masa Babbage, jadual-jadual berangka dikira oleh manusia yang dipanggil 'komputer'. Di Cambridge, Babbage melihat kadar kesilapan yang tinggi yang dibuat oleh orang-orang yang mengira jadual. Oleh itu, beliau memutuskan untuk mengabdikan hidupnya dalam mencuba mengira jadual-jadual tersebut secara mekanik supaya dapat menghapuskan semua kesilapan punca manusia. Beliau bermula pada tahun 1822 dengan apa yang dipanggilnya enjin beza yang bertujuan untuk mengira nilai-nilai fungsi polinomial.

Berbeza dengan usaha-usaha yang serupa pada masa itu, enjin beza Babbage dicipta untuk mengira sebuah siri nilai secara automatik. Melalui penggunaan kaedah beza terhingga, beliau dapat mengelakkan sebarang pendaraban dan pembahagian.

Enjin beza pertama memerlukan sekitar 25,000 bahagian, dengan beratnya lima belas tan dan ketinggiannya lapan kaki. Walaupun Babbage menerima banyak pendanaan untuk projek ini, beliau gagal menyiapkannya. Babbage kemudian mereka bentuk "Enjin Beza No. 2", versi diperbaiki. Ini tidak dibina pada masanya, tetapi dibina pada tahun 1989-1991 dengan menggunakan pelan-pelan Babbage mengikut toleransi-toleransi abad ke-19. Mesin ini membuat pengiraannya yang pertama di Muzium Sains London, dan dapat menghasilkan jawapan sehingga 31 angka, iaitu jauh lebih banyak angka berbanding dengan kalkulator poket moden yang biasa.

Pencetak

Babbage mereka bentuk sebuah pencetak untuk enjin beza kedua yang mempunyai sebilangan ciri yang luar biasa; ia menyokong baris belit, lebar lajur dan baris yang boleh ubah, serta pemformatan output yang boleh diatur cara.

Enjin Analisis

Tidak lama selepas percubaannya untuk menderaikan enjin beza, Babbage memulakan reka bentuk untuk sebuah mesin berlainan yang lebih rumit dan yang dipanggilnya sebagai Enjin Analisis. Enjin ini bukan sebuah mesin tunggal tetapi merupakan satu siri reka bentuk yang digodek-godeknya sehingga kematian beliau pada tahun 1871.

Perbezaan utama antara kedua-dua enjin adalah bahawa enjin analisis boleh diatur cara melalui kad tebuk, suatu idea yang tidak pernah didengar pada masanya. Babbage sedar bahawa aturcara-aturcara boleh disimpan dalam kad-kad yang serupa supaya seseorang hanya diperlukan mencipta atur cara pada mula-mulanya, dan kemudian memasukkan kad-kad tersebut di dalam mesin untuk dikendalikan. Enjin analisis ini juga mencadangkan penggunaan gelung kad tebuk Jacquard untuk mengawal sebuah kalkulator mekanik yang boleh merumuskan jawapan berdasarkan keputusan pengiraan duluan. Mesin ini juga bertujuan untuk menggunakan sebilangan ciri yang kemudian digunakan dalam komputer moden, termasuk kawalan berjujukan, pencabangan, serta penggelungan, dan jika disiapkan pembinaan, akan merupakan peranti mekanik pertama yang lengkap-Turing.

Ada Lovelace, seorang ahli matematik wanita yang hebat serta salah satu daripada beberapa orang yang dapat memahami visi Babbage dengan sepenuhnya, mencipta sebuah atur cara untuk Enjin Analisis. Jikalau Enjin Analisis telah dibina ketika itu, atur cara beliau akan dapat mengira jujukan berangka yang dikenali sebagai nombor Bernoulli. Berdasarkan kerjanya ini, Ada telah diberi penghargaan sebagai pengaturcara komputer yang pertama dan pada tahun 1979, sebuah bahasa pengaturcaraan komtemporari dinamakan Ada sebagai penghormatan kepadanya. Tidak lama kemudian, pada tahun 1981, sebuah malakah satira yang ditulis oleh Tony Karp dalam majalah Datamation memerihalkan bahasa pengaturcaraan Babbage sebagai "bahasa masa depan".