Analytical Engine
Seperti telah dibahas pada artikel Difference Engine No.1 | 1821.
Pasca perselisahannya dengan insinyur Joseph Clement, yang berimbas pada terhentinya proyek pembangunan Difference Engine No.1. Charles Babbage kembali merancang kalkulator  mekanis versi terbarunya tahun 1834. Mesin ini kemudian dikenal dengan nama Analytical Engine (Mesin Analitik), sebuah mesin komputasi yang telah ditingkatkan secara khusus dan dapat diprogram untuk berbagai analisis arithmatika, dan kalkulasi matematis. Sebagai proyek ambisius Babbage, Analytical Engine dilengkapi dengan komponen tambahan yang menjadikan mesin ini berbeda dengan mesin pertamanya (Difference Engine No.1). Secara teknis, cara kerja Analytical Engine memiliki banyak kesamaan dengan komputer digital modern, dimana pengoperasiannya menggabungkan komponen-komponen dan program untuk dapat melakukan perhitungan dan menghasilkan output berupa salinan data.

Sekitar tahun 1837 Analytical Engine mengalami peningkatan dari segi pengoperasian dan penyimpanan, dimana Analytical Engine dilengkapi dengan punch cards, sejenis kartu berlubang, yang bertujuan agar mesin dapat menghasilkan output berupa salinan fisik (hard copy) hasil penghitungan aritmatika pada kartu tersebut. Teknik ini disarankan oleh seorang ahli matematika perempuan asal Inggris yang menjadi asisten Babbage. Augusta Ada Byron, atau lebih dikenal dengan Ada Lovelace, ia merupakan tokoh perempuan cerdas, yang memiliki peranan penting pada peningkatan Analytical Engine Babbage. Bahkan untuk kecerdasannya, Babbage memberikan pujian khusus pada Ada Lovelace, dengan julukan "The Enchantress of Numbers" ("Penyihir perempuan yang mempesona, yang piawai menggunakan angka-angka"). Gagasan penggunaan punched cards ini diadopsi oleh Lovelace dari inventor kartu berlubang asal Prancis Jean Baptiste Falcon (1728), yang digunakan untuk menenun pola-pola rumit dalam produksi tekstil pada alat tenun milik Joseph Marie Jacquard yang populer di Prancis sekitar tahun 1800-an.

Ia (Ada Lovelace) adalah seorang penulis, juga seorang ahli matematika, yang menuliskan program dan memecahkan persoalan algoritma untuk diterapkan pada mekanisme kerja mesin analitik Babbage. Kecerdasan dan peran besar Ada Lovelace adalah saat menerjemahkan artikel Luigi Menabrea, seorang matematikawan Italia, yang menjadi cikal bakal penemuannya. Kajiannya mengenai artikel inilah yang kemudian dianggap sebagai program komputer pertama di dunia, sekaligus menjadi landasan algoritma pertama yang dapat dikodekan untuk diproses oleh Analytical Engine. Lovelace juga menulis mengenai penjelasan awal tentang komputer dan perangkat lunak, serta menambahkan catatan mengenai metode kalkulasi nomor Bernoulli pada Analytical Engine. Catatan itu selanjutnya menjadi program pertama yang diterapkan pada mesin analitik Babbage, dan menjadikan Ada Lovelace dikreditkan sebagai programmer komputer pertama di dunia.

Punch Cards
Analytical Engine lebih dari sekadar kalkulator, mesin ini menandai perkembangan dari perhitungan aritmatika mekanis, dimana cara kerja mesin  merujuk pada tujuan sistem komputasi dan sistem kalkulasi umum sepenuhnya. Mesin hitung Babbage adalah mesin digital desimal. Menggunakan sepuluh angka umum yang dikenal '0' hingga '9', dan bersifat digital, dalam arti hanya bilangan bulat yang diakui sebagai angka valid. Analytical Engine memiliki semacam komposisi internal untuk empat fungsi aritmatika, yang memungkinkan mesin dapat melakukan perkalian dan pembagian secara langsung, dapat  mencatat dan menyimpan setiap perintah yang diinstruskan secara tepat. Nilai-nilai angka pada mesin diwakili oleh roda-roda gigi, dimana setiap digit angka memiliki roda sendiri. Jika roda berhenti pada posisi tengah antara nilai angka bulat, nilai tersebut dianggap tidak valid dan secara otomatis mesin akan terhenti, untuk menunjukkan bahwa integritas perhitungan telah dikompromikan, sebagai deteksi atas kesalahan pada perhitungan.

Charles Babbage mungkin tidak pernah menggunakan istilah-istilah seperti branching, looping, microprogramming, parallel processing, printing dan istilah komputer lainnya, akan tetapi, sistem kerja Analytical Engine karya Babbage merupakan mesin spesial yang dalam pengoperasiannya, mewakili hampir seluruh mekanisme kerja komputer modern saat ini. Maka tidak heran, jika Charles Babbage dikreditkan oleh banyak kalangan dan praktisi komputer sebagai penemu komputer pertama.