Nel 1941, Zuse seguì la sua macchina precedente con la Z3, il primo computer digitale elettromeccanico programmabile e completamente automatico al mondo. La Z3 fu costruita con 2000 relè, implementando una lunghezza di parola a 22 bit che operava a una frequenza di clock di circa 5 × 10 Hz. Il codice del programma e i dati erano memorizzati su pellicola perforata. Era abbastanza simile alle macchine moderne sotto alcuni aspetti, pionieristico numerosi progressi come i numeri a virgola mobile. La sostituzione del sistema decimale difficile da implementare (utilizzato nel progetto precedente di Charles Babbage) con il sistema binario più semplice significava che le macchine di Zuse erano più facili da costruire e potenzialmente più affidabili, date le tecnologie disponibili in quel momento.
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