Tan temprano como en 1725, Basile Bouchon, quien fue alumno de Carlos Bruné, usó un lazo de papel perforado en un telar para establecer el patrón a ser reproducido en la tela, y en 1726 su compañero de trabajo, Jean-Baptiste Falcon, mejoró su diseño al usar tarjetas perforadas de papel unidas una a la otra para la eficacia en adaptar y cambiar el programa. El telar de Bouchon-Falcon era semiautomático y requería la alimentación manual del programa.

En 1801, Joseph Marie Jacquard desarrolló un telar en el que el patrón que era tejido era controlado por tarjetas perforadas. La serie de tarjetas podría ser cambiada sin cambiar el diseño mecánico del telar. Esto un hito en programabilidad.

En los años 1890, Herman Hollerith inventó una máquina tabuladora usando tarjetas perforadas.

En 1833, Charles Babbage avanzó desde desarrollar su máquina diferencial a desarrollar un diseño más completo, la máquina analítica, que, para su programación, tomaría prestada directamente las tarjetas perforadas del telar Jacquar.

En 1835 Charles Babbage describió su máquina analítica. Era el plan de una computadora programable de propósito general, empleando tarjetas perforadas para la entrada y un motor de vapor para la energía. Una invención crucial fue usar engranajes para la función servida por los granos de un ábaco. En un sentido real, todos los ordenadores contienen ábacos automáticos (técnicamente llamados como la unidad aritmético lógica o la unidad de punto flotante).

Su idea inicial era usar las tarjetas perforadas para controlar una máquina que podía calcular e imprimir con precisión enorme las tablas logarítmicas (una máquina de propósito específico). La idea de Babbage pronto se desarrolló en una computadora programable de propósito general, su máquina analítica.

Mientras que su diseño era brillante y los planes eran probablemente correctos, o por lo menos depurables, el proyecto fue retardado por varios problemas. Babbage era un hombre difícil para trabajar con él y discutía con cualquier persona que no respetara sus ideas. Todas las partes para su máquina tenían que ser hechas a mano. En una máquina con miles de partes, a veces los pequeños errores en cada elemento pueden acumularse en grandes discrepancias, que requerían que estas partes fueran mucho mejores que las tolerancias usualmente necesitadas en ese entonces. El proyecto se disolvió en conflictos con el artesano que construyó las partes y fue terminado con el agotamiento del financiamiento del gobierno.

Ada Lovelace, hija de Lord Byron, tradujo y agregó notas al "Sketch of the Analytical Engine" por Federico Luigi, Conte Menabrea. Ella ha sido asociada cercanamente con Babbage. Algunos afirman que ella fue la primer programador de computadoras del mundo, no obstante esta afirmación y el valor de sus otras contribuciones son discutidos por muchos.

Una reconstrucción la Máquina Diferencial II, un diseño anterior, más limitado, ha estado operacional desde 1991 en el Museo de Ciencia de Londres. Con algunos cambios triviales, trabaja como Babbage la diseñó y demuestra que Babbage estaba correcto en teoría.

El museo usó máquinas herramientas operadas por computador para construir las partes necesarias, siguiendo las tolerancias que habría podido alcanzar un maquinista de ese período. Algunos creen que la tecnología de ese tiempo no podía producir partes de suficiente precisión, aunque esto aparece ser falso. La falla de Babbage en terminar la máquina puede ser principalmente atribuida a dificultades no solamente relacionadas con la política y el financiamiento, pero también con su deseo de desarrollar una computadora cada vez más sofisticada. Hoy, muchos en el campo de la computación llaman a esta clase obsesión creeping featuritis (algo así como "caracterititis creciente", es decir, el deseo de agregar cada vez más y más características).

En 1890, la Oficina del Censo de los Estados Unidos usó tarjetas perforadas, las máquinas de ordenamiento, y las máquinas tabuladoras diseñadas por Herman Hollerith para manejar la inundación de datos del censo decenial ordenado por la constitución de Estados Unidos. La compañía de Hollerith eventualmente se convirtió en el núcleo de IBM. La IBM desarrolló la tecnología de la tarjeta perforada en una poderosa herramienta para el procesamiento de datos de negocios y produjo una extensa línea de equipos de registros de unidades especializados. Por 1950, la tarjeta de IBM había llegado a ser ubicua en la industria y el gobierno. La advertencia impresa en la mayoría de las tarjetas previstas para la circulación como documentos (cheques, por ejemplo), "No doblar, no perforar ni mutilar", se convirtió en un lema para la era posterior a la Segunda Guerra Mundial.

Siguiendo los pasos de Babbage, aunque ignorante de este anterior trabajo, Percy Ludgate, un contable de Dublín, Irlanda, diseñó independientemente una computadora mecánica programable, que describió en un trabajo que fue publicado en 1909.

Los artículos de Leslie Comrie sobre métodos de tarjetas perforadas, y las publicaciones de Wallace Eckert sobre Métodos de Tarjetas Perforadas en la Computación Científica en 1940, describieron técnicas que fueron suficientemente avanzadas para solucionar ecuaciones diferenciales, realizar multiplicación y división usando representaciones de punto flotante, todo ello hecho con tarjetas perforadas y las máquinas de registro de unidades. La Oficina de Computación Astronómica Thomas J. Watson, de la Universidad de Columbia realizó cálculos astronómicos representando el estado del arte en la Computación.

En muchas instalaciones de computación, las tarjetas perforadas fueron usadas hasta (y después) del final de los años 1970. Por ejemplo, en muchas universidades alrededor del mundo los estudiantes de ciencia e ingeniería someterían sus asignaciones de programación al centro de computación local en forma de una pila de tarjetas, una tarjeta por línea de programa, y entonces tenían que esperar que el programa estuviera en cola para ser procesado, compilado, y ejecutado. En espera para la impresión de cualquier resultado, marcado con la identificación de quien lo solicitó, sería puesto en una bandeja de salida fuera del centro de computación. En muchos casos estos resultados serían solamente un listado de mensajes de error con respecto a la sintaxis, etc, del programa, necesitando otro ciclo de edición-compilación-ejecución.

Las tarjetas perforadas todavía son usadas y manufacturadas a este día, y sus dimensiones distintivas (y la capacidad de 80 columnas) todavía pueden ser reconocidas en formas, registros, y programas alrededor del mundo.