在電子計算機出現之前，機電式計算機主宰了近半個世紀。1890 年霍列瑞斯的打孔卡片系統用於美國人口普查；1937 年艾肯與 IBM 合作開發了馬克一號（Mark I），使用 3000 多個繼電器，乘法需 6 秒。
1904 年佛萊明發明真空二極管，1906 年德弗雷斯特發明三極管。1946 年 ENIAC 問世，使用 18,000 個真空管，重 30 噸，每秒 5000 次加法，但需手動接線才能改變程式。
1945 年馮·紐曼發表「EDVAC 報告初稿」，提出儲存程式概念：程式和資料以二進制儲存在同一記憶體中，電腦由 ALU、控制單元、記憶體、I/O 五部分組成。此即 von Neumann 架構，至今仍是通用計算機的基礎。
同期記憶體技術包括水銀延遲線、Williams Tube 陰極射線管、磁芯記憶體。
1947 年貝爾實驗室發明電晶體，體積為真空管的百分之一，耗電與發熱大幅降低。1958 年基爾比與諾伊斯分別發明積體電路。1960–70 年代 IBM System/360 引入微碼與相容架構，DEC PDP-11 成為小型計算機經典。
摩爾定律預測晶片電晶體數每兩年翻倍，至今主導半導體產業。
1971 年 Intel 4004 是世界上第一個微處理器。1978 年 Intel 8086 開啟 x86 架構時代。1980 年代 RISC 革命由 Patterson 和 Hennessy 推動，催生 MIPS、SPARC、ARM 等架構。2000 年代後多核心、超純量、亂序執行成為主流。
現代處理器如 Apple M 系列（ARM）、AMD Ryzen（x86）、RISC-V 開放架構持續推動創新。