Pada separuh pertama abad ke-20, banyak keperluan pengiraan saintifik dipenuhi oleh komputer analog yang semakin canggih dan yang menggunakan model mekanik atau elektrik sebagai asas untuk penghitungan. Bagaimanapun, kesemua ini tidak boleh diaturcarakan dan umumnya tidak memiliki keserbagunaan dan kejituan komputer digital moden.

Satu siri peranti pengiraan yang semakin berkuasa dan fleksibel dicipta pada 1930-an dan 1940-an yang beransur-ansur menambah ciri-ciri utama yang terdapat pada komputer moden kini. Kegunaan elektronik digital (terumatanya direka oleh Claude Shannon pada 1937) dan kebolehaturcaraan yang lebih fleksibel merupakan langkah yang amat penting, tetapi untuk menetapkan satu titik dalam perjalanan ini sebagai "komputer elektronik digital yang pertama" adalah amat susah. [1]. Pencapaian-pencapaian terkenal termasuk:

• "Mesin-mesin Z" elektromekanik Konrad Zuse: Z3 (1941) ialah mesin kerja pertama yang menonjolkan aritmetik perduaan, termasuk aritmetik titik apung serta setakat kebolehaturcaraan. Pada 1998, Z3 dibuktikan bersifat Turing sempurna dan oleh itu, merupakan komputer kendalian yang pertama di dunia.
• Komputer Atanasoff-Berry (1941) yang menggunakan tiub vakum, berdasarkan perhitungan, angka perduaan, dan ingatan kapasitor jana semula.
• Komputer Colossus (1944), komputer rahsia British yang mempunyai kebolehaturcaraan terhad tetapi membuktikan bahawa sebuah peranti yang menggunakan ribuan tiub boleh diharap dan boleh diaturcarakan semula secara elektronik. Ia dipergunakan untuk memecah tulisan kod rahsia masa perang Jerman.
• Harvard Mark I (1944), sebuah komputer elektromagnet berskala besar yang mempunyai kebolehaturcaraan yang terhad.
• ENIAC (1946) Makmal Penyelidikan Balistik Tentera Amerika Syarikat yang menggunakan aritmetik perpuluhan dan merupakan komputer elektronik serba guna yang pertama. Meskipun demikian, ia pada asalnya mempunyai sebuah seni bina tak fleksibel yang pada dasarnya memerlukan pemasangan wayar untuk menukarkan atur caranya.

Banyak pembangun ENIAC mengakui kecacatan komputeer itu lalu mencipta reka bentuk yang jauh lebih fleksibel dan bijak yang kini dikenali sebagai seni bina atur cara tersimpan atau seni bina von Neumann. Reka bentuk ini diperikan buat pertama kali secara formal oleh John von Neumann dalam kertas kerjanya, "Draf Pertama Laporan Tentang EDVAC" yang diterbitkan pada 1945. Sebilangan projek untuk mengembangkan komputer berdasarkan seni bina atur cara tersimpan bermula pada sekitar masa ini, dengan yang pertama disiapkan di Great Britain. Komputer pertama yang terbukti boleh dikendalikan ialah Mesin Uji Kaji Skala Kecil Manchester (Manchester Small-Scale Experimental Machine, SSEM) atau "Bayi" (Baby). Bagaimanapun, EDSAC yang disiapkan setahun selepas SSEM mungkin merupakan komputer praktik yang pertama untuk reka bentuk atur cara tersimpan. Tidak lama selepas itu, EDVAC yang pada asalnya diperikan dalam kertas kerja von Neumann disiapkan tetapi tidak digunakan sepenuhnya sehingga dua tahun kemudian.

Hampir semua komputer moden menggunakan sesetengah bentuk seni bina atur cara tersimpan yang telah dijadikan satu ciri untuk berlayak ditakrifkan sebagai "komputer" pada hari ini. Mengikut piawai itu, banyak peranti yang lebih awal tidak lagi dipanggil komputer berdasarkan takrif tersebut, tetapi dirujuk sebegitu berdasarkan konteks sejarahnya. Sedangkan teknologi yang digunakan dalam komputer telah berubah secara pesat sejak komputer elektronik serba guna yang pertama pada dekad 1940-an, kebanyakannya masih menggunakan seni bina von Neumann. Reka bentuk itu menyebabkan komputer sejagat menjadi suatu kenyataan praktik.