Ein Relais hat als mechanisches Konstrukt nur eine begrenzte Geschwindigkeit. Erst die Einführung der Elektronenröhre beschleunigt die Schaltvorgänge um das tausendfache. Die benötigten Bauteile existieren bereits seit Anfang des 20. Jahrhunderts. Eine Röhre besteht aus Elektroden, die sich in einem Glaskolben befinden.

Schließlich wird diese Technik auch in der frühen Computerkonstruktion genutzt: 1946 präsentiert die Universität Pennsylvania/USA den ENIAC als ersten Röhrenrechner. Die Entwicklung nimmt vier Jahre in Anspruch. Fortan nutzt das US-Militär den Computer für die Berechnung ballistischer Tabellen. Dafür kommen 17.468 Röhren auf 170 qm, bei 3 Tonnen Gewicht mit insgesamt 10 KW Leistungsbedarf zum Einsatz. Obwohl Röhren im Schnitt eine mögliche Betriebszeit von zwei Jahren besitzen, geht jede Stunde eine Röhre im ENIAC kaputt. Entsprechend müssen Mechaniker den Rechner kontinuierlich warten.

Weitere nennenswerte Röhrenrechner sind der britische Colossus (1943) und der deutsche Z22 (1955).