İlk süper bilgisayarlar, bilgiyi işlemek için temel elektronik programlama kavramı ve sayısal işlemler kullandı. Bir skaler işleme tekniği kullanarak, ilk tasarımlar modern standartlara göre çok basitti. Her bilgisayar, bir seferde yalnızca bir veri öğesini, bütünleşik veri türleri kavramını veya kayan nokta sayıları kavramını kullanarak işleyebildi. Bilgisayar bilimi metodolojisi içerisindeki entegral veri türleri, bir işlem oluşturmak için sınırlı bir matematiksel tamsayı alt kümesini temsil eder. Kayan nokta yöntemi, bir bit dizesinin rasyonel bir sayıyı temsil ettiği bir sistemdir.
Diğer ilk süper bilgisayarlardan bazıları ise veri işlemlerini yürütmek için vektör işlemcileri kullandı. Bu yeni merkezi işlem birimi (CPU) tasarımı, kullanıcıların aynı anda birden fazla matematiksel denklemin işlemlerini gerçekleştirmelerini sağladı. Temel olarak, skaler işleme yöntemini çok daha ayrıntılı bir seviyede uygulayabildi. Bu teknik, 1980'ler boyunca bilimsel hesaplamalara büyük ölçüde uyarlandı, ancak daha iyi CPU'lar ve paralel işlemelerin ortaya çıkmasıyla ortadan kayboldu. Binlerce CPU kullanan paralel işlem, modern süper bilgisayarların temeli oldu.
Bilgisayarların odanın büyüklüğü 1940'lardan beri mevcut olmasına rağmen, araştırmacıların ilk süper bilgisayarları geliştirmek için tasarım kavramını tam olarak kullanmaya başladıkları 1960'lara kadar değildi. İlk süper bilgisayarları geliştiren ilk bilim adamı, Control Data Corporation'da Seymour Cray idi. Çok sayıda tasarım yaptıktan sonra, 1980 yılında bağımsız bir tasarım şirketi olan Cray Research'ü kurmak için firmadan ayrıldı. Süper bilgisayar tasarımları, 1990'lardaki süper bilgisayar pazarındaki toplu çöküş ve 1996'daki ölümünden önce birkaç yıl boyunca pazarı kontrol etti.
İlk süper bilgisayar olarak kabul edilen Cray-1 ™ sistemi, 1976 yılında Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda kuruldu. O zaman, hızı saniyede 160 milyon işlem olan ve aynı zamanda megaflop olarak da bilinen dünya rekorunu kırdı. Yalnızca 8 megabayt bellek içeriyordu. Ancak, bilgisayarı dayanıklı ve güçlü yapan en büyük gelişmelerden biri, uzunluğu en fazla dört fit (1,22 m) olan kablolar kullanan tasarımıydı. Ek olarak, soğutma sistemi aşırı ısınmayı önleyen Freon kullanıyordu.
Kısa bir süre sonra, Avrupa Orta Menzilli Hava Tahminleri Merkezi (ECMWF), yeni nesil süper bilgisayar olan Cray 1-A ™ 'yı aldı. Bu, 10 saatlik bir tahminde beş saat içinde işlenmesini sağlayan bir sistemle donatıldı. Bu süper bilgisayardan önce, ECMWF tarafından kullanılan sistemin, aynı tahminde bulunma süresi 12 gün sürmüştür. Bu kurulumla, süper bilgisayarın devri, büyük bir araç olarak ilk kez kök saldı ve dünyayı sonsuza dek değiştirdi.
