Từ năm 1725 Basile Bouchon đã dùng một cuộn giấy được đục lỗ trong một máy dệt để tạo những kiểu mẫu có thể dùng đi dùng lại trên vải, và vào năm 1726 đồng nghiệp của ông là Jean-Baptiste Falcon đã phát triển thiết kế bằng cách sử dụng những thẻ giấy đục lỗ gắn với nhau để thuận tiện trong việc tra lắp và thay đổi chương trình. Máy dệt Bouchon-Falcon là bán tự động và cần phải có người đưa chương trình vào. Vào năm 1801, Joseph-Marie Jacquard đã phát triển một máy dệt trong đó kiểu mẫu đang dùng để dệt được điều khiển bằng thẻ đục lỗ. Một loạt các thẻ có thể được thay đổi mà không phải thay đổi thiết kế cơ khí của máy dệt. Đây là bước ngoặt trong khả năng lập trình.

Vào năm 1833, Charles Babbage chuyển từ việc phát triển máy sai phân của ông sang phát triển một thiết kế hoàn chỉnh hơn, máy phân tích, nó sẽ kéo trực tiếp những thẻ đục lỗ của Jacquard để lập trình.[23] Vào năm 1835, Babbage đã mô tả máy phân tích của ông. Đó là kế hoạch về một chiếc máy tính có thể lập trình đa mục đích, sử dụng thẻ đục lỗ làm ngõ nhập và một máy hơi nước làm năng lượng. Một phát minh cốt yếu đó là sử dụng bánh xe làm chức năng như các hạt của bàn tính. Theo ý nghĩa thực tế, những chiếc máy tính này chỉ toàn chứa những bàn tính tự động (kỹ thuật gọi là đơn vị luận lý số học hay đơn vị dấu chấm động). Ý tưởng ban đầu của ông là dùng thẻ đục lỗ để điều khiển một bộ máy mà có thể tính và in ra những bảng logarit với độ chính xác cực lớn (một máy tính với mục đích cụ thể). Ý tưởng của Babbage nhanh chóng phát triển thành máy tính lập trình được đa mục đích, máy phân tích của ông. Dù thiết kế của ông hợp lý và kế hoạch dường như đúng đắn, hay ít nhất cũng có thể gỡ rối được, dự án rất chậm chạp vì nhiều vấn đề khác nhau. Babbage là một đồng nghiệp khó tính và luôn tranh cãi với bất cứ ai không tôn trọng ý tưởng của ông. Tất cả các bộ phận của chiếc máy của ông đều làm bằng tay. Những lỗi nhỏ trong mỗi bộ phận đôi khi có thể tạo thành những sai biệt lớn trong một bộ máy có hàng ngàn bộ phận, do đó đòi hỏi những bộ phận này phải tốt hơn nhiều so với sức chịu đựng thông thường vào thời kỳ đó. Dự án tan vỡ do những tranh cãi với người thợ thủ công làm ra những bộ phận đó và kết thúc bằng sự rút vốn của chính phủ. Ada Lovelace, con gái của Ngài Byron, đã dịch và thêm những ghi chú vào "Sketch of the Analytical Engine" (Phác họa máy phân tích) của Federico Luigi, Conte Menabrea.[24]

Việc tái tạo chiếc Máy sai phân II, một thiết kế cũ hơn, nhiều hạn chế hơn, được tiến hành từ năm 1991 tại Bảo tàng Khoa học Luân Đôn.[cần dẫn nguồn] Với một ít thay đổi không đáng kể, nó hoạt động đúng như thiết kế của Babbage và chứng tỏ rằng lý thuyết của Babbage là đúng đắn. Bảo tàng đã sử dụng những công cụ máy móc do máy tính điều hành để tạo nên những bộ phận cần thiết, theo khả năng mà một nhà cơ khí vào thời kỳ đó có thể làm được. Thất bại của Babbage trong việc hoàn thành chiếc máy trước hết có thể do những khó khăn không chỉ liên quan đến chính trị và tài chính, mà còn do tham vọng của ông muốn phát triển một chiếc máy ngày càng tinh vi.[25] Tiếp sau bước chân của Babbage, dù không ý thức được công việc trước đó của ông, là Percy Ludgate, một nhân viên kế toán đến từ Dublin, Ireland. Ông thiết kế độc lập một máy tính cơ khí lập trình được, điều mà ông đã mô tả trong một tác phẩm phát hành vào năm 1909.

Vào năm 1890, Cục điều tra dân số Hoa Kỳ đã dùng thẻ đục lỗ, máy sắp xếp, và máy tính bảng do Herman Hollerith thiết kế để xử lý hàng núi dữ liệu từ cuộc điều tra dân số mười năm một lần theo ủy nhiệm của Hiến pháp.[26] Công ty của Hollerith sau này đã trở thành nòng cốt của IBM. IBM đã phát triển công nghệ thẻ đục lỗ thành một công cụ mạnh mẽ cho việc xử lý dữ liệu kinh doanh và tạo ra một dòng thiết bị ghi đơn vị chuyên biệt hóa rộng rãi. Đến năm 1950, thẻ IBM tồn tại khắp nơi trong công nghiệp và chính phủ, Lời cảnh báo được in trên phần lớn các thẻ dùng cho lưu thông ở dạng tài liệu (như séc), "Đừng gấp, bẻ cong hoặc xé", trở thành một khầu hiệu trong thời kỳ hậu Chiến tranh thế giới lần thứ hai.[27]

Những bài viết của Leslie Comrie về những phương pháp thẻ đục lỗ và bài báo của W.J. Eckert về Các phương pháp thẻ đục lỗ trong tính toán khoa học vào năm 1940, đã mô tả những kỹ thuật đủ tiên tiến để giải phương trình vi phân[28] hoặc thực hiện phép nhân và chia sử dụng cách biểu diễn dấu chấm động, tất cả đều bằng thẻ đục lỗ và máy ghi đơn vị. Trong hình máy tính bảng (bên trái), hãy để ý bảng vá, có thể thấy ở phía bên phải máy tính bảng. Một hàng công tắc đóng mở nằm ở phía trên bảng vá. Cục tính toán thiên văn Thomas J. Watson, Đại học Columbia đã thực hiện những phép tính thiên văn đại diện cho nghệ thuật trong tính toán.[29]

Kỷ nguyên lập trình máy tính trên thẻ đục lỗ xoay quanh trung tâm máy tính. Ví dụ, những người dùng máy tính, sinh viên khoa học và kỹ thuật tại trường đại học, sẽ gửi bài tập lập trình của họ đến trung tâm máy tính của trường theo dạng một chồng thẻ, mỗi thẻ là một dòng chương trình. Sau đó họ phải chờ chương trình xếp hàng để được xử lý, biên dịch, và thực thi. Vào cuối khóa học một bản in các kết quả, đánh dấu bằng mã số của người nộp, sẽ được đặt trong khay ngõ xuất bên ngoài trung tâm máy tính. Có nhiều trường hợp những kết quả này sẽ chỉ gồm một bản in các thông báo lỗi do cú pháp chương trình đòi hỏi phải thực hiện một quy trình sửa-dịch-chạy khác.[30] Thẻ đục lỗ vẫn còn được dùng và sản xuất đến ngày nay, và kích thước đặc biệt của chúng[31] (và dung lượng 80 dòng) vẫn có thể nhận ra trong nhiều hình thức, bản ghi, và chương trình trên khắp thế giới.