Tyhjiöputkitekniikka vaati paljon sähköä. ENIAC-tietokoneessa (1946) oli yli 17 000 putkea, ja siinä tapahtui putkirikko (jonka paikantaminen kesti 15 minuuttia) keskimäärin joka toinen päivä. Käytössä ENIAC kulutti 150 kilowattia virtaa, josta 80 kilowattia käytettiin putkien lämmittämiseen, 45 kilowattia tasavirtalähteisiin, 20 kilowattia ilmanvaihtopuhaltimiin ja 5 kilowattia reikäkorttien apulaitteisiin.
Koska minkä tahansa tietokoneen tuhansista putkista vikaantuminen saattoi aiheuttaa virheitä, putkien luotettavuus oli erittäin tärkeää. Tietokonehuoltoa varten rakennettiin erikoislaatuisia putkia, joiden materiaaleja, tarkastusta ja testausta koskevat vaatimukset olivat korkeammat kuin tavanomaisten vastaanottoputkien.
Yksi digitaalisen toiminnan vaikutuksista, joita harvoin esiintyi analogisissa piireissä, oli katodimyrkytys. Tyhjiöputket, jotka toimivat pitkiä aikoja ilman levyvirtaa, kehittivät katodeille korkearesistenssikerroksen, joka vähensi putken vahvistusta. Tietokoneputkiin tarvittiin erityisesti valittuja materiaaleja tämän vaikutuksen estämiseksi. Jotta vältettäisiin mekaaniset rasitukset, jotka liittyvät putkien lämmittämiseen käyttölämpötilaan, putkien lämmittimiin syötettiin usein täysi käyttöjännite hitaasti, vähintään minuutin ajan, jotta vältettäisiin katodilämmittimien murtumat, jotka johtuvat rasituksesta. Lämmittimien teho voitiin jättää päälle koneen valmiustilan ajaksi, kun korkeajännitelevyjen syöttö kytkettiin pois päältä. Tyhjiöputkitietokoneen osajärjestelmiin rakennettiin marginaalinen testaus; laskemalla levy- tai lämmitinjännitteitä ja testaamalla asianmukaista toimintaa voitiin havaita komponentit, joissa oli vaarana varhainen vikaantuminen. Kaikkien virransyöttöjännitteiden säätelemiseksi ja sen estämiseksi, että sähköverkon yli- ja alijännitteet eivät vaikuttaisi tietokoneen toimintaan, teho johdettiin moottorigeneraattorista, joka paransi virransyöttöjännitteiden vakautta ja säätöä.
Tyhjiöputkitietokoneiden rakentamisessa käytettiin kahta laajaa logiikkapiirityyppiä. ”Asynkronisessa” eli suorassa, tasavirtakytkentäisessä tyypissä käytettiin vain vastuksia logiikkaporttien väliseen ja itse porttien sisäiseen kytkentään. Logiikkatasoja edusti kaksi kaukana toisistaan olevaa jännitettä. ”Synkronisessa” tai ”dynaamisen pulssin” logiikkatyypissä jokainen vaihe oli kytketty pulssiverkoilla, kuten muuntajilla tai kondensaattoreilla. Jokaiseen logiikkaelementtiin syötettiin ”kellopulssi”. Logiikan tiloja edusti pulssien läsnäolo tai puuttuminen kunkin kellovälin aikana. Asynkroniset mallit saattoivat toimia nopeammin, mutta ne vaativat enemmän piirisarjoja suojautuakseen logiikkakilpailuilta, koska eri logiikkapoluilla oli erilainen etenemisaika syötteestä vakaaseen ulostuloon. Synkroniset järjestelmät välttivät tämän ongelman, mutta tarvitsivat ylimääräisiä piirejä jakamaan kellosignaalia, jossa saattoi olla useita vaiheita kutakin koneen vaihetta varten. Suorakytkentäiset logiikkavaiheet olivat jonkin verran herkkiä komponenttien arvojen tai pienten vuotovirtojen vaihtelulle, mutta toiminnan binäärinen luonne antoi piireille huomattavan marginaalin vaihtelusta johtuvia toimintahäiriöitä vastaan. Esimerkki ”pulssi” (synkronisesta) laskimesta oli MIT:n Whirlwind. IAS-tietokoneissa (ILLIAC ja muut) käytettiin asynkronisia, suoraan kytkettyjä logiikkavaiheita.
Putkitietokoneissa käytettiin pääasiassa triodeja ja pentodeja kytkentä- ja vahvistuselementteinä. Ainakin yhdessä erityisesti suunnitellussa porttiputkessa oli kaksi ominaisuuksiltaan samanlaista ohjausritilää, minkä ansiosta siinä voitiin toteuttaa suoraan kahden tulon AND-portti. Joskus käytettiin myös tyratroneja, esimerkiksi I/O-laitteiden ohjaamiseen tai salpojen ja pitorekisterien suunnittelun yksinkertaistamiseen. Usein tyhjiöputkitietokoneissa käytettiin laajalti kiinteän tilan (”kristalli”) diodeja AND- ja OR-logiikkatoimintojen suorittamiseen ja tyhjiöputkia käytettiin vain vaiheiden välisten signaalien vahvistamiseen tai sellaisten elementtien kuten flip-floppien, laskureiden ja rekisterien rakentamiseen. Kiinteän tilan diodit pienensivät koko koneen kokoa ja virrankulutusta.