Em 1936, Konrad Zuse iniciou a construção das primeiras calculadoras 'Z-series', calculadoras com memória e programáveis (inicialmente de forma limitada). A calculadora de Zuse totalmente mecânica, mas ainda utilizando o sistema binário foi finalizada em 1938, entretanto, nunca funcionou com confiabilidade por problemas de precisão em suas peças.
Em 1937, Claude Shannon finalizou sua tese de mestrado no MIT que implementava Álgebra booleana utilizando relés e chaves pela primeira vez na história. Intitulada Uma análise simbólica de relés e circuitos de comutação, A tese de Shannon forneceu as bases para o desenho prático de circuitos digitais.
A máquina seguinte de Zuse, o Z3, foi finalizado em 1941. Ela era baseada em relés telefônicos e funcionou satisfatoriamente. O Z3 passou a ser o primeiro computador programável. Em vários aspectos ele era muito semelhante às máquinas modernas, sendo pioneiro em vários avanços, como o uso de aritmética binária, e números de ponto flutuante. A troca do sistema decimal, mais difícil de implementar (utilizado no projeto de Charles Babbage) pelo simples sistema binário tornou a máquina de Zuse mais fácil de construir e potencialmente mais confiável, com a tecnologia disponível naquele tempo.
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