Vakuumrörsteknik kräver mycket elektricitet. ENIAC-datorn (1946) hade över 17 000 rör och drabbades i genomsnitt varannan dag av ett rörfel (som tog 15 minuter att lokalisera). Under drift förbrukade ENIAC 150 kilowatt ström, varav 80 kilowatt användes för uppvärmning av rören, 45 kilowatt för likströmsförsörjning, 20 kilowatt för ventilationsfläktar och 5 kilowatt för hjälputrustning för hålkort.
Då fel på något av de tusentals rören i en dator kunde leda till fel, var rörens tillförlitlighet av stor betydelse. Rör av särskild kvalitet byggdes för datorservice, med högre standarder för material, inspektion och testning än vanliga mottagningsrör.
En effekt av digital drift som sällan förekom i analoga kretsar var katodförgiftning. Vakuumrör som fungerade under längre intervaller utan plattström skulle utveckla ett lager med hög resistivitet på katoderna, vilket minskade rörets förstärkning. Det krävdes särskilt utvalda material för datorrör för att förhindra denna effekt. För att undvika mekaniska påfrestningar i samband med att rören värms upp till driftstemperatur, fick rörvärmarna ofta sin fulla driftsspänning påslagen långsamt, under en minut eller mer, för att förhindra spänningsrelaterade sprickor i katodvärmarna. Värmaren kunde lämnas på strömmen under maskinens standby-tid, medan högspänningsplattans strömförsörjning var avstängd. Genom att sänka spänningen för plattor eller värmare och testa om de fungerar korrekt kunde komponenter som riskerade att gå sönder tidigt upptäckas. För att reglera alla strömförsörjningsspänningar och förhindra att över- och underspänningar från elnätet påverkar datorns funktion, hämtades strömmen från en motor-generatoruppsättning som förbättrade stabiliteten och regleringen av strömförsörjningsspänningarna.
Två breda typer av logikkretsar användes vid konstruktionen av vakuumrörsdatorer. Den ”asynkrona” eller direkt DC-kopplade typen använde endast motstånd för att ansluta mellan logiska grindar och inom själva grindarna. Logiska nivåer representerades av två vitt skilda spänningar. I den ”synkrona” eller ”dynamiska pulstypen” av logik var varje steg kopplat med pulsnätverk som transformatorer eller kondensatorer. Varje logiskt element hade en ”klockpuls”. Logiska tillstånd representerades av närvaron eller frånvaron av pulser under varje klockintervall. Asynkrona konstruktioner kunde potentiellt fungera snabbare, men krävde mer kretsar för att skydda mot logiska ”tävlingar” eftersom olika logiska vägar skulle ha olika spridningstid från ingång till stabil utgång. Synkrona system undvek detta problem, men behövde extra kretsar för att distribuera en klocksignal, som kunde ha flera faser för varje steg i maskinen. Direktkopplade logiska steg var något känsliga för avvikelser i komponentvärden eller små läckströmmar, men den binära karaktären hos driften gav kretsarna en avsevärd marginal mot funktionsstörningar på grund av avvikelser. Ett exempel på en ”puls” (synkron) dator var MIT:s Whirlwind. IAS-datorerna (ILLIAC och andra) använde asynkrona, direktkopplade logiksteg.
Rördatorer använde främst trioder och pentoder som kopplings- och förstärkningselement. Åtminstone ett särskilt konstruerat gaterör hade två styrgaller med liknande egenskaper, vilket gjorde det möjligt att direkt implementera en AND-port med två ingångar. Thyratroner användes ibland, t.ex. för att driva I/O-enheter eller för att förenkla utformningen av latcher och hållregister. Ofta använde sig vakuumrörsdatorer i stor utsträckning av halvledardioder (”kristalldioder”) för att utföra logiska AND- och OR-funktioner, och använde vakuumrör endast för att förstärka signaler mellan stadier eller för att konstruera element som flip-flops, räknare och register. Halvledardioderna minskade den totala maskinens storlek och energiförbrukning.