究竟是由继电器还是由真空管组成这些逻辑门并不重要，重要的是这些逻辑门可以被装配组合成加法器、选择器、解码器、触发器，以及计数器。不论真空管何时取代继电器，前面章节中讲述的关于基于继电器部件的一切同样是有效的。
真空管同样存在自身的问题，比如，价格昂贵、耗电量大，以及产生的热量太多。可是，其最大的问题是真空管最终会被烧坏，如同人活一世一样，是无法改变的事实。那时，拥有真空管收音机的人们习惯于定期更换真空管，而电话系统设计时有很多冗余的真空管，所以一个真空管的报废有时并不是什么大事（不管怎样，人们不会期待电话系统是完美无瑕的)。可是在计算机中，当一个真空管烧坏时并不可能立刻被检测到，此外，一台计算机拥有数量巨大的真空管，按统计学来分析，每隔几分钟就会烧坏一个。
用真空管取代继电器的最大好处在于真空管的状态可以在百万分之一秒(μs)内发生转变。真空管状态转变（开关的打开与关闭）的速度比继电器要快1000倍，继电器在其最好状态下状态的转变也需要1ms，即于分之一秒。十分有趣的是在计算机的早期发展中，计算速度并不是主要考虑的问题，而这个时期的计算速度与从纸张或者电影胶片中读取程序的速度有关。由于当时的计算机都按照这种方式构建，因此采用真空管比继电器到底计算速度提升了多少，并不重要。
但是在20世纪40年代初期，新设计的计算机中真空管开始取代继电器。到1945年，真空管已经完全取代了继电器。虽然继电器计算机被称为电动机械计算机，但真空管是第一台电子计算机的基础。
在英国，巨像(Colossus)计算机(1943年首次投入使用)用来破译德国名为“Enigma”代码生成器产生的代码，艾伦·M·图灵（AlanM.Turing，1912-1954）为这个项目（以及英国后来几个的计算机项目）做出了巨大贡献，图灵撰写了两篇非常有影响的论文，这使他如今成为计算机领域的鼎鼎大名的人物。第一篇论文发表于1937年，首次提出了“可计算性”（computability)这个概念，用来分析哪些事情计算机可以做到，哪些做不到。他为计算机构想了一个抽象模型，这就是现在为人所熟知的图灵机(TuringMachine)。图灵第二篇非常有名的论文是关于人工智能的，在这篇论文中他介绍了一种测试机器智能的方法，即现在为人熟知的图灵测试法（TuringTest)。
18 从算盘到芯片
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