Vacuümbuistechnologie vergde zeer veel elektriciteit. De ENIAC-computer (1946) had meer dan 17.000 buizen en had gemiddeld om de twee dagen een defecte buis (die 15 minuten duurde om op te sporen). Tijdens bedrijf verbruikte de ENIAC 150 kilowatt stroom, waarvan 80 kilowatt voor het verwarmen van de buizen, 45 kilowatt voor gelijkstroomvoeding, 20 kilowatt voor ventilatieventilatoren en 5 kilowatt voor hulpapparatuur voor ponskaarten.
Omdat het falen van een van de duizenden buizen in een computer tot fouten kon leiden, was de betrouwbaarheid van de buizen van groot belang. Voor computerdoeleinden werden speciale kwaliteitsbuizen gebouwd, met hogere normen voor materialen, inspectie en testen dan voor standaardontvangstbuizen.
Eén effect van digitale verrichting dat zelden in analoge schakelingen voorkwam, was kathodevergiftiging. De vacuümbuizen die voor lange intervallen zonder plaatstroom werkten zouden een laag met hoge weerstand op de kathoden ontwikkelen, die de aanwinst van de buis vermindert. Speciaal geselecteerde materialen waren nodig voor computerbuizen om dit effect te voorkomen. Om mechanische spanningen in verband met het opwarmen van de buizen tot bedrijfstemperatuur te vermijden, werd vaak de volledige bedrijfsspanning van de buisverwarmers langzaam, gedurende een minuut of langer, toegepast om spanningsgerelateerde breuken van de kathodeverwarmers te voorkomen. Het vermogen van de verwarmers kon tijdens de standby-tijd van de machine worden gehandhaafd, waarbij de hoogspanningsplaten werden uitgeschakeld. Marginaal testen werd ingebouwd in subsystemen van een vacuümbuiscomputer; door de plaat- of verwarmingsspanningen te verlagen en te testen op goede werking, konden componenten worden opgespoord die het risico liepen vroegtijdig defect te raken. Om alle voedingsspanningen te regelen en te voorkomen dat schommelingen en dips van het elektriciteitsnet de werking van de computer zouden beïnvloeden, werd de stroom afgeleid van een motor-generatorset die de stabiliteit en de regeling van de voedingsspanningen verbeterde.
Twee grote typen logische schakelingen werden gebruikt bij de bouw van vacuümbuiscomputers. Het “asynchrone” of directe, gelijkstroom gekoppelde type gebruikte alleen weerstanden voor de verbinding tussen logische poorten en binnen de poorten zelf. De logische niveaus werden voorgesteld door twee ver van elkaar verwijderde spanningen. Bij het “synchrone” of “dynamische puls”-type logica werd elke trap gekoppeld door pulsnetwerken zoals transformatoren of condensatoren. Op elk logisch element werd een “klok”-puls toegepast. Logische toestanden werden voorgesteld door de aan- of afwezigheid van pulsen tijdens elk klokinterval. Asynchrone ontwerpen konden mogelijk sneller werken, maar vereisten meer schakelingen ter bescherming tegen logische “races”, aangezien verschillende logische paden een verschillende propagatietijd zouden hebben van ingang tot stabiele uitgang. Synchrone systemen vermeden dit probleem, maar vereisten extra schakelingen om een kloksignaal te verdelen, dat voor elke fase van de machine verscheidene fasen kan hebben. Direct gekoppelde logische trappen waren enigszins gevoelig voor afwijkingen in componentwaarden of kleine lekstromen, maar het binaire karakter van de werking gaf de schakelingen een aanzienlijke marge tegen storingen ten gevolge van afwijkingen. Een voorbeeld van een “pulse” (synchrone) rekenmachine was de MIT Whirlwind. De IAS-computers (ILLIAC en andere) maakten gebruik van asynchrone, direct gekoppelde logische stadia.
Buiscomputers maakten voornamelijk gebruik van trioden en pentoden als schakel- en versterkingselementen. Ten minste één speciaal ontworpen schakelbuis had twee stuurroosters met vergelijkbare eigenschappen, waardoor een twee ingangen AND poort direct kon worden geïmplementeerd. Thyratrons werden soms gebruikt, bijvoorbeeld voor het aansturen van I/O-apparaten of om het ontwerp van latches en holding registers te vereenvoudigen. Vaak maakten vacuümbuiscomputers uitgebreid gebruik van solid-state (“kristal”) diodes om AND en OR logische functies uit te voeren, en gebruikten zij vacuümbuizen alleen om signalen tussen stadia te versterken of om elementen zoals flip-flops, tellers en registers te construeren. De solid-state diodes verminderden de omvang en het stroomverbruik van de machine als geheel.