Swoimi teoretycznymi pracami wywarł wpływ na rozwój informatyki i sformalizował koncepcję algorytmu - odegrał znaczącą rolę w powstaniu współczesnego komputera.
Był autorem tzw. maszyny Turinga. Stwierdził, że możliwe jest skonstruowanie jednej uniwersalnej maszyny, która sama w sobie mogłaby wykonywać dowolne obliczenia. Po raz pierwszy opisał maszynę Turinga w swoim artykule z 1936 roku.
Jego maszyna mogła wykonywać sześć rodzajów podstawowych operacji - odczyt, zapis, ruch w lewo, ruch w prawo, zmiana stanu i zatrzymanie. 
Skomplikowane obliczenia mogą składać się z setek tysięcy, a nawet milionów takich operacji. Pomimo prostoty maszyny Turinga, jest ona w stanie obliczyć wszystko, co potrafi obliczyć każdy współczesny komputer.
W czasie II wojny światowej, Turing pracował dla brytyjskiego centrum łamania kodów (Government Code and Cypher School w Bletchley Park). Opracował szereg technik łamania niemieckich szyfrów - przyczynił się do rozwiązań umożliwiających rozpracowanie i odkodowanie maszyny szyfrującej Enigma.
Później Turing opracował technikę łamania szyfru Lorenza.
W 1948 roku, Alan Turing opracował pierwszy komputerowy algorytm szachowy o nazwie Turbochamp, ale nie miał komputera, na którym można by go było przetestować.
