Încă din 1725, Basile Bouchon a folosit o buclă de hârtie perforată într-un război de ţesut pentru a stabili şablonul reprodus pe materialele textile, iar în 1726 colaboratorul său Jean-Baptiste Falcon a îmbunătăţit proiectul acestuia, utilizând cartele de hârtie perforate prinse una de alta pentru eficienţă în adaptarea şi modificarea programului. Războiul de ţesut Bouchon-Falcon era semiautomat şi necesita introducerea manuală a programului. În 1801, Joseph-Marie Jacquard a dezvoltat un război în care şablonul de ţesut era controlat de cartele perforate. Seria de cartele putea fi schimbată fără schimbarea designului mecanic al războiului.
În 1833, Charles Babbage a trecut de la maşina diferenţială la dezvoltarea unui model mai complet, motorul analitic, care se baza direct pe cartelele perforate ale lui Jacquard pentru programare.În 1835, Babbage şi-a descris motorul analitic. Acesta era schiţa unui calculator generic programabil, care primea intrarea pe cartele perforate şi era alimentat cu ajutorul unui motor cu aburi. O invenţie importantă au reprezentat-o roţile dinţate, ca înlocuitor al mărgelelor de la un abac. Ideea iniţială a fost cea de a utiliza cartelele perforate pentru a controla o maşină care să calculeze şi să tipărească tabele logaritmice cu o precizie foarte mare. Deşi proiectul lui Babbage pentru motorul său analitic era unul riguros şi planurile erau probabil corecte, sau cel puţin perfectibile, dezvoltarea a fost încetinită din mai multe motive. Babbage era o personalitate dificilă şi intra în conflict cu oricine nu-i respecta ideile. Toate componentele maşinii analitice ar fi trebuit realizate manual. Toate micile erori de la fiecare piesă, cumulate, duceau la mari discrepanţe la o maşină cu mii de componente, complexitate ce impunea toleranţă mult mai mică decât se practica la acea vreme. Proiectul s-a destrămat în dispute cu producătorii de piese şi s-a încheiat fără succes după epuizarea fondurilor guvenamentale.
O replică a motorului diferenţial II, un proiect anterior şi mai limitat, este operaţional din 1991 la London Science Museum. Cu câteva modificări triviale, el funcţionează aşa cum l-a proiectat Babbage şi arată că acesta avea dreptate în teorie. Muzeul a utilizat maşini-unelte operate de calculator pentru a construi componentele necesare, respectând toleranţe pe care un maşinist al secolului al XIX-lea nu ar fi putut să le obţină. Nereuşita lui Babbage poate fi atribuită dificultăţilor legate nu doar de finanţe şi de politică, ci şi de dorinţa lui permanentă de a adăuga noi şi noi caracteristici în proiect. Pe urmele lui Babbage, deşi fără cunoştinţă de munca acestuia, a călcat Percy Ludgate, un contabil din Dublin, Irlanda. El a proiectat separat un calculator mecanic programabil, pe care l-a descris într-o lucrare publicată în 1909.
Spre sfârşitul anilor 1880, Herman Hollerith a inventat o tehnică de înregistrare a datelor pe un mediu de pe care să fie ulterior citite de o maşină. Anterior, maşini care citesc medii de stocare fuseseră folosite pentru diferite automate, războaie de ţesut sau maşini muzicale, dar nu pentru date. Hollerith a ajuns să folosească cartele peforate după ce a observat cum înregistrează conductorii de tren caracteristicile personale ale fiecărui pasager pe biletele acestora. Pentru prelucrarea acestor cartele perforate, cunoscute drept „cartele Hollerith”, el a inventat tabulatorul şi maşina perforatoare. Aceste trei invenţii au format vazele industriei moderne de prelucrarea informaţiei. Maşinile lui foloseau relee mecanice (şi solenoizi) pentru incrementarea numărătoarelor mecanice. Metoda lui Hollerith a fost utilizată cu ocazia recensământului din 1890 din Statele Unite, iar rezultatele finale au fost „... definitivate cu mai multe luni înainte de termen, cu costuri mult mai mici decât cele estimate”.[20] Compania lui Hollerith a stat la baza IBM. IBM a transformat tehnologia de perforare a cartelelor într-o unealtă puternică pentru prelucrarea de date şi a produs o linie extinsă de unit record equipment. Până la 1950, cartelele IBM erau omniprezente în industrie şi în instituţiile publice. Pe majoritatea cartelelor ce trebuia să circule ca documente era scris avertismentul Do not fold, spindle or mutilate, (Nu împăturiţi, nu înţepaţi şi nu mutilaţi), care a devenit un motto al perioadei de după al doilea război mondial.
Articolele lui Leslie Comrie despre metodele cu cartele perforate şi articolul Punched Card Methods in Scientific Computation de W.J. Eckert din 1940, descriau tehnici suficient de avansate pentru a rezolva şi ecuaţii diferenţiale sau pentru a efectua înmulţiri şi împărţiri cu reprezentări în virgulă mobilă, toate pe cartele perforate.
Programarea calculatoarelor în era cartelelor perforate avea ca element principal centrele de calcul. Utilizatorii, de exemplu, studenţi la facultăţile tehnice şi ştiinţifice, îşi depuneau temele la centrul de calcul sub formă de cartele perforate, fiecare cartelă reprezentând o linie de cod. După aceea, ei trebuia să aştepte rândul programului lor să fie prelucrat, compilat şi executat. După un timp, rezultatele tipărite, marcate cu datele de identificare ale autorului, se depuneau la un ghişeu al centrului de calcul. În multe cazuri, aceste rezultate erau compuse doar dintr-un mesaj de eroare, privind sintaxa limbajului etc., obligând autorul să efectueze un nou ciclu de editare-compilare-rulare. Cartele perforate se mai utilizează încă, iar dimensiunile lor distinctive (Hollerith a gândit dimensiunea cartelelor perforate pentru ca ele să încapă în cutiile metalice în care se ţineau bancnote de un dolar din acea perioadă, mai mari decât cele de astăzi) mai pot fi recunoscute în formulare, date vechi şi în programe din toată lumea.
