Tehnologia tuburilor cu vid necesita o mare cantitate de energie electrică. Calculatorul ENIAC (1946) avea peste 17.000 de tuburi și suferea o defecțiune a unui tub (a cărei localizare dura 15 minute) în medie la fiecare două zile. În timpul funcționării, ENIAC a consumat 150 de kilowați de energie, din care 80 de kilowați au fost folosiți pentru încălzirea tuburilor, 45 de kilowați pentru sursele de alimentare de curent continuu, 20 de kilowați pentru suflantele de ventilație și 5 kilowați pentru echipamentele auxiliare cu cartele perforate.
Pentru că defectarea oricăruia dintre miile de tuburi dintr-un calculator putea duce la erori, fiabilitatea tuburilor era de mare importanță. Pentru service-ul calculatoarelor au fost construite tuburi de calitate specială, cu standarde mai înalte de materiale, inspecție și testare decât tuburile de recepție standard.
Un efect al funcționării digitale care apărea rar în circuitele analogice era otrăvirea catodică. Tuburile cu vid care funcționau pentru intervale prelungite fără curent de placă dezvoltau un strat de înaltă rezistivitate pe catozi, reducând câștigul tubului. Pentru tuburile de calculator erau necesare materiale special selectate pentru a preveni acest efect. Pentru a evita tensiunile mecanice asociate cu încălzirea tuburilor la temperatura de funcționare, adesea încălzitoarele tuburilor aveau tensiunea de funcționare completă aplicată încet, timp de un minut sau mai mult, pentru a preveni fracturile legate de tensiune ale încălzitoarelor catodice. Alimentarea încălzitoarelor putea fi lăsată pornită în timpul perioadei de așteptare a mașinii, cu alimentarea plăcilor de înaltă tensiune deconectată. Testarea marginală a fost încorporată în subsistemele unui calculator cu tuburi cu vid; prin scăderea tensiunilor plăcilor sau ale încălzitorului și testarea funcționării corecte, puteau fi detectate componentele cu risc de defecțiune timpurie. Pentru a regla toate tensiunile de alimentare și pentru a preveni ca supratensiunile și căderile de tensiune din rețeaua electrică să afecteze funcționarea calculatorului, energia a fost obținută de la un grup motor-generator care a îmbunătățit stabilitatea și reglarea tensiunilor de alimentare.
În construcția calculatoarelor cu tuburi cu vid au fost utilizate două mari tipuri de circuite logice. Tipul „asincron” sau direct, cuplat în curent continuu, folosea doar rezistențe pentru conectarea între porțile logice și în interiorul porților însele. Nivelurile logice erau reprezentate de două tensiuni foarte diferite. În tipul de logică „sincronă” sau „cu impulsuri dinamice”, fiecare etaj era cuplat prin rețele de impulsuri, cum ar fi transformatoare sau condensatoare. Fiecărui element logic i se aplica un impuls de „ceas”. Stările logice erau reprezentate prin prezența sau absența impulsurilor în timpul fiecărui interval de ceas. Proiectele asincrone puteau funcționa mai rapid, dar necesitau mai multe circuite de protecție împotriva „cursei” logice, deoarece diferitele căi logice aveau timpi de propagare diferiți de la intrare la ieșirea stabilă. Sistemele sincrone evitau această problemă, dar necesitau circuite suplimentare pentru a distribui un semnal de ceas, care putea avea mai multe faze pentru fiecare etapă a mașinii. Etapele logice cu cuplaj direct erau oarecum sensibile la deviațiile valorilor componentelor sau la curenții de scurgere mici, dar natura binară a funcționării oferea circuitelor o marjă considerabilă împotriva funcționării defectuoase din cauza deviațiilor. Un exemplu de calculator „cu impulsuri” (sincron) a fost Whirlwind de la MIT. Calculatoarele IAS (ILLIAC și altele) au folosit etaje logice asincrone, cu cuplaj direct.
Computerele tubulare au folosit în principal triode și pentode ca elemente de comutare și amplificare. Cel puțin un tub de gating special conceput avea două grile de control cu caracteristici similare, ceea ce i-a permis să implementeze direct o poartă AND cu două intrări. Uneori se foloseau tratratroni, cum ar fi pentru a comanda dispozitive de intrare/ieșire sau pentru a simplifica proiectarea laturilor și a registrelor de reținere. Adesea, computerele cu tuburi cu vid foloseau pe scară largă diode cu semiconductori („cristale”) pentru a îndeplini funcțiile logice AND și OR și foloseau tuburi cu vid doar pentru a amplifica semnalele între etaje sau pentru a construi elemente cum ar fi flip-flops, contoare și registre. Diodele în stare solidă au redus dimensiunea și consumul de energie al mașinii în ansamblu.