圖靈對計算機的重要貢獻在于他提出的有限狀態自動機也就是圖靈機的概念，對于人工智能，它提出了重要的衡量標準“圖靈測試”，如果有機器能夠通過圖靈測試，那他就是一個完全意義上的智能機，和人沒有區別了。他杰出的貢獻使他成為計算機界的第一人，現在人們為了紀念這位偉大的科學家將計算機界的最高獎定名為“圖靈獎”。上中學時，他在科學方面的才能就已經顯示出來，這種才能僅僅限于非文科的學科上，他的導師希望這位聰明的孩子也能夠在歷史和文學上有所成就，但是都沒有太大的建樹。

少年圖靈感興趣的是數學等學科。在加拿大他開始了他的職業數學生涯，在大學期間這位學生似乎對前人現成的理論并不感興趣，什么東西都要自己來一次。大學畢業后，他前往美國普林斯頓大學也正是在那里，他制造出了以后稱之為圖靈機的東西。圖靈機被公認為現代計算機的原型，這臺機器可以讀入一系列的零和一，這些數字代表了解決某一問題所需要的步驟，按這個步驟走下去，就可以解決某一特定的問題。這種觀念在當時是具有革命性意義的，因為即使在50年代的時候，大部分的計算機還只能解決某一特定問題，不是通用的，而圖靈機從理論上卻是通用機。在圖靈看來，這臺機器只用保留一些最簡單的指令，一個復雜的工作只用把它分解為這幾個最簡單的操作就可以實現了，在當時他能夠具有這樣的思想確實是很了不起的。他相信有一個算法可以解決大部分問題，而困難的部分則是如何確定最簡單的指令集，怎么樣的指令集才是最少的，而且又能頂用，還有一個難點是如何將復雜問題分解為這些指令的問題。 

1936年，圖靈向倫敦權威的數學雜志投了一篇論文，題為"論數字計算在決斷難題中的應用”。 在這篇開創性的論文中，圖靈給“可計算性”下了一個嚴格的數學定義，并提出著名的“圖靈機”的設想。 “圖靈機”不是一種具體的機器，而是一種思想模型，可制造一種十分簡單但運算能力極強的計算裝置，用來計算所有能 想象得到的可計算函數。“圖靈機”與“馮·諾伊曼機”齊名，被永遠載入計算機的發展史中。1950年10月，圖靈又發表了 另一篇題為“機器能思考嗎”的論文，成為劃時代之作。也正是這篇文章，為圖靈贏得了“人工智能之父”的桂冠。

盡管他1952年的論文今天被視為生物數學的奠基之作，這至多可以算的上他短暫科學生涯中第三大的貢獻：

第一應該算是他對理論計算機的研究，他是第一個提出利用某種機器實現邏輯代碼的執行，以模擬人類的各種計算和邏輯思維過程的科學家。而這一點，成為了后人設計實用計算機的思路來源，成為了當今各種計算機設備的理論基石。今天世界計算機科學領域的最高榮譽就被稱為“圖靈獎”，相當于計算機科學界的諾貝爾獎；

第二是他領導了英國政府破譯二戰德軍U-潛艇密碼的工作，為扭轉二戰盟軍的大西洋戰場戰局立下汗馬功勞。圖靈在數學，邏輯學，神經網絡和人工智能等領域也作出了很多貢獻。在新舊世紀交替的2000年，美國《時代》雜志評選的二十世紀對人類發展最有影響的一百名人物中，圖靈和沃森/克里克都在僅有二十名的“科學家，思想家”欄中榜上有名。