Az ENIAC-ot ballisztikai és szélcsatorna-számításokra használták.
A számítógépek nagy része hadi célokat szolgált. A gépeket a lőpálya elemzésben, a modern haditechnikai eszközök kutatásában használták.
A haditechnika főleg a matematikai, fizikai, valamint az alkalmazott tudományok képviselőinek szaktudására számított.
Számos kutatólaboratórium szerveződött e téma köré, és ezek a kutatólaboratóriumok közvetve, vagy közvetlenül segítették a számítástechnika fejlődését, a számítástudomány elméleti megalapozását.

Nemcsak a számítógép elvi felépítése, hanem a tervezése során is újat alkotott. Ő dolgozta ki és vezette be a számítógép logikai struktúráját részletesen ábrázoló szimbólumrendszert. Az általa kidolgozott szimbolika a matematikai szimbólumok rendszeréhez hasonló jelentőséggel bír.

A tárolt program elvét nagyon egyszerűen lehet megfogalmazni: a korábbi gépek külön adat- és programtárolóit egy tárban fogta össze. Az elvet a szükség teremtette meg, ugyanis megoldást keresett arra, hogyan lehetne a számítógépeket gyorsabban programozni. Ez a megoldás annyira jól sikerült, hogy még ma is a világ valamennyi számítógépe ezen az elven működik.

Számtalan kutatás folyik a nem Neumann elvű gép kifejlesztésére, eddig még gyakorlatilag nem sikerült. A bejelentett eredményeket egy kicsit gondosabban megvizsgálva, mindig előjön a Neumann elv, bizonyítva, hogy a nem Neumann elvű gép is Neumann elven működik.

Az EDVAC 1948-ban készült el, melynek építésében Neumann is részt vett.


IAS

Neumann érdeklődése az idegrendszer és az emberi agy működését modellező gépek felé fordult. 1946-ban kezdett hozzá csoportjával a princetoni Institut for Advanced Studies intézetben egy új, tárolt programú számítógép megtervezésének. Munkájában sokban segítette őt az első elektronikus számítógép, az ENIAC kidolgozásában résztvevő Goldstine és Eckert. Itt alkották meg az IAS- vagy Neumann-gépet (JONIAC). Ez leginkább abban különbözött a korábbi két számítógéptől, hogy párhuzamos működésű volt, tehát sokkal gyorsabban számolt bármelyik korabeli számítógépnél, felépítése pedig -fő vonalaiban- megegyezett a mai modern számítógépekével.
Az IAS tervezéséről több publikáció is megjelent, melyeknek később igen nagy hatása volt a későbbi számítógépek fejlesztésére. Elmondható, hogy ez a számítógép tekinthető a mai számítógépek "atyjának".

Neumann és munkatársai a gép tervezésekor többek között megpróbálták utánozni az élő emberi agy néhány ismert működésmódját. Neumann nevéhez fűződik a tárolt programok elvének kitalálása, az adat és programtárak egyesítése is.

Felismerte, hogy egy rendszer biztonságát illetve hatékonyságát nem annyira az határozza meg, hogy milyen elemekből épül föl, hanem az, hogyan van rendszerré szervezve, az elemek között milyen minőségű és mennyiségű információ megy át.

Neumann az elektronikus számológépek tervezése terén is fontos újítást vezetett be. Korábban a tervezésnél csak a legfontosabb nagy egységek (mint például az aritmetikai egység, programvezérlű egység stb.) jelölésére használtak funkcionális vázlatokat, ami az áttekinthetőséget erősen megnehezítette. Neumann olyan szimbolikát vezetett be, amely alkalmas volt arra, hogy konkrét műszaki megoldástól függetlenül a számítógép logikai struktúráját teljes részletességgel ábrázolja.
Ezzel lehetővé vált, hogy a tervezést két, egymástól független részre bontsák: először a Neumann által bevezetett jelölésekkel a szükséges mélységig megtervezik a gép logikai struktúráját. Ezt a munkát általában matematikusok végzik. Az így elkészült logikai struktúra kerül át azután a szorosabban vett műszaki tervezésbe, ahol a logikai szimbólumokat alkalmas módon alkatrészekkel váltják fel.
Ez a szimbolika adott később ötletet a modulrendszer kidolgozására is.