A már említett Konrad Zuse 1936 és 1938 között otthon, szülei lakásának nappalijában épített Z1 néven az első olyan szabadon programozható számítógépet, amely kettes számrendszerben működött és lebegőpontos számokkal dolgozott. Az adatbevitelre billentyűzet szolgált, az adatkivitel pedig kettes számrendszerben egy világító tábla (fénymátrix) segítségével történt. A számolómű és a tároló telefonrelékből készült. A gép 24 bites szavakkal dolgozott, a memóriája 16 adat tárolását tette lehetővé. A gép tartalmazott decimális-bináris és bináris-decimális átalakítót is. Ilyen eszközt Zuse készített először.

A következő modell, a Z2 már lyukfilmes adatbeviteli egységet tartalmazott. Ez a gép 16 bites fixpontos adatokkal dolgozott és 16 szavas tárolója volt.

Az első teljesen működőképes, szabadon programozható, programvezérlésű számítógépet, a Z3-at Zuse 1941-ben fejezte be. Ez a gép 22 bites szavakat használt és lebegőpontos számokkal dolgozott. A tárolóegység 1600 mechanikus reléből állt, 64 szám tárolására volt képes. A számolómű 400 relé felhasználásával készült. A műveletek jellemző végrehajtási ideje 3 s. Zuse felajánlotta Hitlernek, hogy két év alatt elkészíti a hadsereg számára a gép javított változatát elektroncsövek felhasználásával. Hitler az ajánlatot azzal utasította vissza, hogy még a gép elkészülte előtt meg fogják nyerni a háborút.

George Stibitz (1903-) Zusetől függetlenül építette meg Complex Number Calculator nevű gépét 1937-ben a Bell Telephone Laboratory-nél. A gép bináris aritmetikát használt, a tárolóegység relékből készült. Az adatbevitel távírógéppel történt. A gép egy javított, fix programozású változatát 1943-ban ballisztikai számításokra használták.

Claude Shannon (1916-) 1943-ban fedezi fel az elektromos kapcsolások és a logika kapcsolatát. Eszerint ha egy áramkörben egy kapcsoló zárt állása az igaz logikai értéket jelképezi, a nyitott állása pedig a hamis értéket, akkor két kapcsoló soros kapcsolása az ÉS műveletet valósítja meg, két kapcsoló párhuzamos kapcsolása pedig a VAGY műveletet. Ezzel az áramkörök elméletének alapjait alkotta meg. Az elmélet lényeges segítséget jelent a digitális számítógépek áramköreinek tervezése és egyszerűsítése során. Shannon a matematikai információelmélet egyik megalapítója is.

Az első teljesen automatikusan működő általános célú digitális számítógépet az Egyesült Államokban, a Harvard egyetemen fejlesztették ki Howard Aiken vezetésével. A tervezéshez az IBM 5 millió dollárral járult hozzá és a gép megépítését is az IBM végezte. Ez volt a Mark I., vagy más néven Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC). A gépen erősen érződött az IBM 1930-as években kidolgozott lyukkártyás kalkulátorának hatása. Ez a gép fixpontos számokkal dolgozott (10 számjegy a tizedesvessző előtt, 13 számjegy pedig utána). Relékből épült fel, 3304 db kétállású kapcsolót tartalmazott, összesen kb. 760 000 alkatrészből állt és 500 mérföld (800 km) huzalt használtak fel hozzá. A gép kb. 15 m hosszú és 2,4 m magas volt. A memóriája a mechanikus számológépekhez hasonlóan fogaskerekekkel, tízes számrendszerben tárolta az adatokat, 72 db 23 jegyű számnak volt benne hely. Az adatbevitel lyukkártyákkal történt. A programot lyukszalag tartalmazta, ez vezérelte a gép működését. A szalag végtelenítve volt (hurkot alkotott), így a gép folyamatosan tudta olvasni és emiatt egymásután akárhányszor végrehajthatta a szalagon lévő utasítás-sorozatot. A gépnek egy összeadáshoz 0,33, egy szorzáshoz 4, egy osztáshoz 11 másodpercre volt szüksége és gyakran meghibásodott (más források szerint a szorzás ideje 6 s és a gép megbízhatóan működött). A munkát 1939-ben kezdték és 1944-ben készültek el. A tengeri tüzérség részére készítettek vele lőtáblázatokat. Ezt a számítógépet 1959-ig használták.

Zuse 1945 elején mutatta be Z4 nevű számítógépét. A gép 5500 relét tartalmazott, 32 bites szavakkal dolgozott és 64 fixpontos szám tárolására volt képes. Ezt az eszközt először kísérletképpen a repülőgép-tervezésben használták fel, majd 1950-től a zürichi Műszaki Főiskolán működött, mint Európa egyetlen számítógépe. 1955-től 1960-ig egy aerodinamikai intézet használta, majd a müncheni Deutshes Museumba került. Érdekességképpen megemlítjük, hogy egy 1945-ben készített relé legfeljebb 250-szer tudott kapcsolni egy másodperc alatt.

1946-ban Stibitz a Bell Telephone Laboratory-nál megépíti Model IV nevű univerzális számítógépét. A gép 9000 reléből épül fel. A szorzás ideje 1 s, a gyökvonásé 4,5 s.

A Mark I. továbbfejlesztésével készült 1948-ban a Mark II., ami már lebegőpontos számokkal is tudott dolgozni.

Japánban az első számítógépet a Fujitsu 1951-ben készíti el. Az ETL nevű gép relékből épül fel és lebegőpontos bináris aritmetikát használ.