Vakuová elektronková technologie vyžadovala velké množství elektrické energie. Počítač ENIAC (1946) měl více než 17 000 elektronek a k poruše elektronky (jejíž lokalizace trvala 15 minut) docházelo v průměru každé dva dny. Za provozu spotřeboval ENIAC 150 kilowattů energie, z toho 80 kilowattů na ohřev elektronek, 45 kilowattů na stejnosměrné zdroje, 20 kilowattů na ventilační dmychadla a 5 kilowattů na pomocná zařízení pro děrné štítky.
Protože porucha kterékoli z tisíců elektronek v počítači mohla vést k chybám, byla spolehlivost elektronek velmi důležitá. Pro servis počítačů se vyráběly speciální kvalitní elektronky, na které se vztahovaly vyšší standardy materiálů, kontroly a testování než na standardní přijímací elektronky.
Jedním z efektů digitálního provozu, který se v analogových obvodech objevoval jen zřídka, byla otrava katody. U vakuových elektronek, které pracovaly delší dobu bez proudu na desce, se na katodách vytvářela vrstva s vysokým odporem, která snižovala zisk elektronky. Pro počítačové elektronky byly vyžadovány speciálně vybrané materiály, aby se tomuto jevu zabránilo. Aby se předešlo mechanickému namáhání spojenému se zahříváním elektronek na provozní teplotu, bylo často plné provozní napětí do ohřívačů elektronek přiváděno pomalu, po dobu jedné minuty nebo déle, aby se předešlo zlomení katodových ohřívačů v důsledku namáhání. Napájení ohřívačů mohlo být ponecháno zapnuté po dobu pohotovostního režimu stroje, přičemž vysokonapěťové napájení desek bylo vypnuto. Okrajové testování bylo zabudováno do podsystémů elektronkového počítače; snížením napětí desek nebo ohřívačů a testováním správné funkce bylo možné odhalit součásti ohrožené předčasným selháním. Aby bylo možné regulovat všechna napájecí napětí a zabránit tomu, aby přepětí a poklesy z elektrické sítě ovlivňovaly provoz počítače, bylo napájení získáváno z motorgenerátorové soustavy, která zlepšovala stabilitu a regulaci napájecích napětí.
Při konstrukci elektronkových počítačů se používaly dva široké typy logických obvodů. „Asynchronní“ neboli přímý, stejnosměrně vázaný typ používal pouze odpory pro spojení mezi logickými hradly a uvnitř samotných hradel. Logické úrovně byly reprezentovány dvěma široce oddělenými napětími. V „synchronním“ nebo „dynamickém pulzním“ typu logiky byl každý stupeň spojen pulzními sítěmi, jako jsou transformátory nebo kondenzátory. Na každý logický prvek byl aplikován „hodinový“ impulz. Logické stavy byly reprezentovány přítomností nebo nepřítomností impulzů během každého hodinového intervalu. Asynchronní konstrukce mohly potenciálně pracovat rychleji, ale vyžadovaly více obvodů na ochranu proti logickým „závodům“, protože různé logické cesty by měly různou dobu šíření od vstupu ke stabilnímu výstupu. Synchronní systémy se tomuto problému vyhnuly, ale potřebovaly další obvody pro distribuci hodinového signálu, který mohl mít několik fází pro každý stupeň stroje. Přímo spřažené logické stupně byly poněkud citlivé na drift hodnot součástek nebo malé unikající proudy, ale binární povaha provozu dávala obvodům značnou rezervu proti poruchám způsobeným driftem. Příkladem „pulzního“ (synchronního) počítače byl MIT Whirlwind. Počítače IAS (ILLIAC a další) používaly asynchronní, přímo spřažené logické stupně.
Trubicové počítače používaly jako spínací a zesilovací prvky především triody a pentody. Nejméně jedna speciálně navržená hradlová elektronka měla dvě řídicí mřížky s podobnými vlastnostmi, což jí umožnilo přímo realizovat dvouvstupové hradlo AND. Někdy se používaly tyratrony, například pro řízení vstupně-výstupních zařízení nebo pro zjednodušení konstrukce západek a udržovacích registrů. Elektronkové počítače často hojně využívaly polovodičové („krystalové“) diody k provádění logických funkcí AND a OR a elektronky používaly pouze k zesilování signálů mezi stupni nebo ke konstrukci prvků, jako jsou flip-flopy, čítače a registry. Polovodičové diody snížily velikost a spotřebu energie celého stroje.
.