Der Ingenieur Konrad Zuse meldete am 11. April 1936 ein Patent an: „Verfahren zur automatischen Ausführung von Berechnungen mithilfe von Rechenmaschinen“. Das Patent beschrieb ein programmierbares Gerät mit einem Speicher, der dauerhaft Daten speichern und modifizieren konnte. Damit wurde ein bedeutender, grundlegender Meilenstein für die Entwicklung programmierbarer Rechenmaschinen gesetzt.
Die Entwicklung der Z3 baute auf dieser Patentanmeldung auf. Die Z3 war der erste voll funktionsfähige, programmgesteuerte Rechner der Welt, der auf einem binären Zahlensystem und Gleitkommazahlen basierte. Trotz dieser bahnbrechenden Entwicklungen und der Einreichung weiterer Patente führten die Kriegsbedingungen und die Nachkriegssituation dazu, dass viele von Zuses Patenten nicht die Anerkennung oder kommerzielle Nutzung fanden, die sie verdient hätten.
Dem Z3 verdanken wir auch das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe), das bis heute die Basis der Computertechnologie bildet. Bei der Eingabe wurden Anweisungen und Daten über Lochstreifen (gestanzte Filmstreifen) eingelesen. Der Lochstreifenleser las die in Form von Lochkombinationen gestanzten Anweisungen und Daten, wodurch die mechanischen Schaltelemente der Maschine gesteuert wurden. Ein Bedienfeld mit Schaltern und Leuchten konnte ebenfalls für manuelle Eingaben benutzt werden. Die Verarbeitung erfolgte über das Rechenwerk, das die mathematischen Operationen ausführte. Zu diesen gehörten Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division sowie das Wurzelziehen. Die Ausgabe erfolgte mittels Leuchten.
Während des Zweiten Weltkrieges um 1945 entwickelte Konrad Zuse die Idee für eine Programmiersprache ‚Plankalkül‘. Diese Programmiersprache wurde in Dokumenten festgehalten und zu seinen Lebzeiten nicht implementiert oder praktisch angewendet. Plankalkül war der erste Entwurf einer höheren Programmiersprache, die Konzepte enthielt, die in modernen Programmiersprachen zu finden sind, wie Variablen, Datentypen, Kontrollstrukturen, Prozeduren, Funktionen, Bedingungen und Schleifen.
Plankalkül war seiner Zeit weit voraus. Wenn Plankalkül mit anderen Programmiersprachen aus den 1940ern und 1950er-Jahren, wie John von Neumanns Arbeit an den EDVAC-Berichten oder der Entwicklung von FORTRAN in den 1950er-Jahren, stand Plankalkül einzigartig da. Zuse hatte mit Plankalkül eine Programmiersprache konzipiert, lange bevor der Begriff selbst geprägt wurde.