คอมพิวเตอร์ดิจิทัลเป็นเครื่องที่เก็บข้อมูลในรูปแบบตัวเลขและดำเนินการกับข้อมูลนั้นโดยใช้การจัดการทางคณิตศาสตร์ คอมพิวเตอร์ประเภทนี้มักจะมีอุปกรณ์บางอย่างเพื่อจัดเก็บข้อมูลวิธีการอินพุตและเอาท์พุตของข้อมูลและส่วนประกอบบางอย่างที่ช่วยให้การดำเนินการทางคณิตศาสตร์สามารถดำเนินการกับข้อมูลที่เก็บไว้ คอมพิวเตอร์ดิจิทัลเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกครั้ง แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น
มีสองวิธีหลักในการสร้างแบบจำลองโลกด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์อะนาล็อกใช้ปรากฏการณ์ทางกายภาพเช่นแรงดันไฟฟ้าเพื่อสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันและดำเนินการโดยแก้ไขข้อมูลที่เก็บไว้โดยตรง อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์ดิจิทัลเก็บข้อมูลทั้งหมดเป็นตัวเลขและดำเนินการกับข้อมูลนั้นแบบเลขคณิต คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ใช้เลขฐานสองในการจัดเก็บข้อมูลเนื่องจากตัวเลขและศูนย์ที่ประกอบขึ้นเป็นตัวเลขเหล่านี้จะถูกแสดงอย่างง่ายดายด้วยสถานะไฟฟ้าเปิดปิดแบบง่าย
คอมพิวเตอร์ที่ใช้หลักการอะนาล็อกมีข้อดีในบางพื้นที่เช่นความสามารถในการจำลองสมการอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์ดิจิทัลมีข้อดีของการตั้งโปรแกรมได้อย่างง่ายดาย ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถประมวลผลชุดคำสั่งที่แตกต่างกันจำนวนมากโดยไม่ต้องตั้งค่าใหม่ทางร่างกาย
คอมพิวเตอร์ดิจิทัลที่เก่าแก่ที่สุดสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 19 ตัวอย่างแรกคือเครื่องมือวิเคราะห์เชิงทฤษฎีโดย Charles Babbage เครื่องนี้จะมีการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตามข้อมูลดังกล่าวจะไม่ถูกจัดเก็บแบบกลไก แต่เป็นชุดตัวเลขที่แสดงโดยสถานะทางกายภาพที่ไม่ต่อเนื่อง คอมพิวเตอร์เครื่องนี้น่าจะตั้งโปรแกรมได้เป็นคนแรกในการคำนวณ
การคำนวณแบบดิจิตอลเข้ามาใช้อย่างแพร่หลายในช่วงศตวรรษที่ 20 แรงกดดันจากสงครามนำไปสู่ความก้าวหน้าอย่างมากในภาคสนามและคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ก็เกิดขึ้นจากสงครามโลกครั้งที่สอง คอมพิวเตอร์ดิจิทัลประเภทนี้โดยทั่วไปใช้อาร์เรย์ของหลอดสูญญากาศเพื่อเก็บข้อมูลสำหรับการใช้งานในการคำนวณ กระดาษหรือบัตรเจาะถูกนำมาใช้สำหรับการจัดเก็บระยะยาว การป้อนข้อมูลด้วยคีย์บอร์ดและจอภาพเกิดขึ้นในศตวรรษต่อมา
ในศตวรรษที่ 21 ต้นคอมพิวเตอร์พึ่งพาวงจรรวมมากกว่าหลอดสุญญากาศ พวกเขายังคงใช้หน่วยความจำที่ใช้งานจัดเก็บระยะยาวและหน่วยประมวลผลกลาง อุปกรณ์อินพุทและเอาท์พุทได้ทวีคูณอย่างมาก แต่ยังคงให้บริการฟังก์ชั่นพื้นฐานที่เหมือนกัน
ในปี 2554 คอมพิวเตอร์เริ่มผลักดันขีด จำกัด ของวงจรทั่วไป ขณะนี้คุณสามารถพิมพ์เส้นทางเดินของวงจรในคอมพิวเตอร์ดิจิตอลให้ใกล้เคียงกันได้ซึ่งจะต้องคำนึงถึงผลกระทบเช่นการสร้างอุโมงค์อิเล็กตรอน ทำงานกับคอมพิวเตอร์ออพติคอลดิจิตอลซึ่งประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลโดยใช้แสงและเลนส์อาจช่วยในการเอาชนะข้อ จำกัด นี้
นาโนเทคโนโลยีอาจนำไปสู่การคำนวณเชิงกลแบบใหม่ทั้งหมด ข้อมูลอาจถูกจัดเก็บและประมวลผลแบบดิจิทัลในระดับโมเลกุลเดี่ยวหรือกลุ่มโมเลกุลขนาดเล็ก จำนวนองค์ประกอบการคำนวณระดับโมเลกุลที่น่าอัศจรรย์จะพอดีกับพื้นที่ขนาดเล็ก สิ่งนี้สามารถเพิ่มความเร็วและพลังของคอมพิวเตอร์ดิจิตอลได้อย่างมาก
