Technologia lamp próżniowych wymagała dużej ilości energii elektrycznej. Komputer ENIAC (1946) miał ponad 17 000 lamp i średnio co dwa dni ulegał awarii (której zlokalizowanie zajmowało 15 minut). W czasie pracy ENIAC zużywał 150 kilowatów mocy, z czego 80 kilowatów zużywano na ogrzewanie lamp, 45 kilowatów na zasilacze prądu stałego, 20 kilowatów na dmuchawy wentylacyjne, a 5 kilowatów na urządzenia pomocnicze do obsługi kart perforowanych.
Ponieważ awaria którejkolwiek z tysięcy rurek w komputerze mogła spowodować błędy, niezawodność rurek miała duże znaczenie. Do obsługi komputera budowano tuby o specjalnej jakości, o wyższych standardach materiałów, kontroli i testowania niż standardowe tuby odbiorcze.
Jednym z efektów pracy cyfrowej, który rzadko pojawiał się w układach analogowych, było zatrucie katodowe. Lampy próżniowe, które pracowały przez dłuższy czas bez prądu na płytce, mogły wytworzyć warstwę o wysokiej rezystywności na katodach, zmniejszając wzmocnienie lampy. Aby zapobiec temu efektowi, do produkcji lamp komputerowych konieczne było zastosowanie specjalnie dobranych materiałów. Aby unikn±ć naprężeń mechanicznych zwi±zanych z rozgrzewaniem lamp do temperatury roboczej, często grzałki lamp były zasilane pełnym napięciem roboczym powoli, przez minutę lub dłużej, aby zapobiec pęknięciom katod spowodowanym naprężeniami. Zasilanie grzałek można było pozostawić włączone w czasie czuwania urządzenia, przy wyłączonych zasilaczach wysokonapięciowych płyt. Testowanie krańcowe było wbudowane w podsystemy komputera lampowego; poprzez obniżanie napięcia płyty lub grzałki i testowanie poprawności działania, można było wykryć komponenty zagrożone przedwczesną awarią. Aby uregulować wszystkie napięcia zasilania i zapobiec skokom i spadkom napięcia w sieci energetycznej, które mogłyby wpłynąć na działanie komputera, zasilanie pochodziło z zestawu silnik-generator, który poprawiał stabilność i regulację napięć zasilania.
Dwa szerokie typy obwodów logicznych były wykorzystywane w konstrukcji komputerów lampowych. Typ „asynchroniczny” lub bezpośredni, sprzężony z prądem stałym wykorzystywał tylko rezystory do połączeń między bramkami logicznymi i wewnątrz samych bramek. Poziomy logiczne były reprezentowane przez dwa szeroko rozdzielone napięcia. W logice typu „synchronicznego” lub „dynamicznego impulsowego” każdy stopień był sprzężony przez sieci impulsowe, takie jak transformatory lub kondensatory. Każdy element logiczny miał przyłożony impuls „zegarowy”. Stany logiczne były reprezentowane przez obecność lub brak impulsów podczas każdego interwału zegarowego. Konstrukcje asynchroniczne potencjalnie mogły działać szybciej, ale wymagały więcej obwodów do ochrony przed „wyścigami” logicznymi, ponieważ różne ścieżki logiczne miałyby różny czas propagacji od wejścia do stabilnego wyjścia. Systemy synchroniczne unikały tego problemu, ale potrzebowały dodatkowych obwodów do dystrybucji sygnału zegarowego, który mógł mieć kilka faz dla każdego etapu maszyny. Bezpośrednio sprzężone stopnie logiczne były nieco wrażliwe na dryft wartości komponentów lub małe prądy upływu, ale binarna natura działania dawała układom znaczny margines bezpieczeństwa przed nieprawidłowym działaniem spowodowanym dryftem. Przykładem komputera „impulsowego” (synchronicznego) był MIT Whirlwind. Komputery IAS (ILLIAC i inne) wykorzystywały asynchroniczne, bezpośrednio sprzężone stopnie logiczne.
Komputery lampowe wykorzystywały głównie triody i pentody jako elementy przełączające i wzmacniające. Przynajmniej jedna specjalnie zaprojektowana lampa bramkująca posiadała dwie siatki sterujące o podobnej charakterystyce, co pozwalało na bezpośrednią realizację dwuwejściowej bramki AND. Tyratrony były czasami wykorzystywane, na przykład do sterowania urządzeniami wejścia/wyjścia lub do uproszczenia konstrukcji zatrzasków i rejestrów trzymających. Często komputery lampowe w szerokim zakresie wykorzystywały diody półprzewodnikowe („kryształowe”) do realizacji funkcji logicznych AND i OR, a lampy próżniowe wykorzystywały jedynie do wzmacniania sygnałów pomiędzy stopniami lub do budowy elementów takich jak przerzutniki, liczniki i rejestry. Diody półprzewodnikowe zmniejszyły rozmiar i pobór mocy całej maszyny.