در دههٔ ۱۹۳۰، تورینگ با معرفی مدل انتزاعی «ماشین تورینگ»، انقلابی در فهم ماهیت محاسبه ایجاد کرد.
او نشان داد که می‌توان فرایندهای فکری و منطقی را در قالب مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های دقیق تعریف کرد؛ دستورالعمل‌هایی که یک ماشین با حافظهٔ محدود می‌تواند اجرا کند.

مدل تورینگ نه‌تنها سنگ‌بنای علوم کامپیوتر نظری است، بلکه به‌عنوان پایهٔ مفهومی رایانه‌های امروزی نیز شناخته می‌شود. این مدل سؤالاتی عمیق دربارهٔ حدود محاسبه‌پذیری مطرح کرد و شکل‌گیری نظریهٔ پیچیدگی و الگوریتم‌ها را ممکن ساخت.

در جریان جنگ جهانی دوم، آلمان نازی از دستگاه رمزنگاری انیگما استفاده می‌کرد؛ دستگاهی که شکستن رمز آن غیرممکن به نظر می‌رسید. تورینگ، در مرکز رمزگشایی بلچلی پارک، نقشی کلیدی در طراحی ماشین‌های الکترومکانیکی داشت که توانستند پیام‌های انیگما را رمزگشایی کنند.

این موفقیت، که سال‌ها محرمانه باقی مانده بود، تأثیری راهبردی بر نتیجهٔ جنگ گذاشت و بنا به بسیاری از تحلیل‌ها، چندین سال از طول جنگ کاست و جان میلیون‌ها انسان را نجات داد. تلاش تورینگ در این حوزه نقطهٔ عطفی در تاریخ رمزنگاری و امنیت اطلاعات محسوب می‌شود.

پس از جنگ، تورینگ توجه خود را به این سؤال بنیادین معطوف کرد:
«آیا ماشین می‌تواند فکر کند؟»

مقالهٔ مشهور او با عنوان Computing Machinery and Intelligence در سال ۱۹۵۰ منتشر شد و در آن، آزمونی را معرفی کرد که بعدها به نام تست تورینگ شناخته شد. این آزمون نخستین معیار جدی برای سنجش رفتار هوشمندانهٔ ماشین بود و هنوز هم در مباحث نظری هوش مصنوعی مورد استناد قرار می‌گیرد.
اندیشه‌های تورینگ دربارهٔ یادگیری ماشین، هوش مصنوعی، و امکان ساخت سیستم‌هایی با رفتار مشابه انسان، بسیار جلوتر از زمان خود بود و مسیرهای پژوهشی گسترده‌ای را گشود.

با وجود خدمات عظیمش، تورینگ در دوران زندگی‌اش با بی‌عدالتی‌های اجتماعی و فشارهای سیاسی روبه‌رو شد. بسیاری از دستاوردهای او سال‌ها محرمانه باقی ماند و جامعهٔ علمی دیر به ارزش واقعی کارهایش پی برد.
در نهایت، در سال ۱۹۵۴ در سن ۴۱ سالگی درگذشت؛ پایانی تلخ برای ذهنی که می‌توانست سال‌ها آیندهٔ علم را دگرگون کند.

در دهه‌های بعد، نقش مهم او رسماً شناخته شد و دولت بریتانیا در سال ۲۰۱۳ از او اعادهٔ حیثیت کرد. امروزه نام او به عنوان یکی از نمادهای بزرگ دانش، نوآوری و شجاعت فکری در سراسر جهان گرامی داشته می‌شود.