1939年秋，图灵应召到英国外交部通信处从事军事工作，主要是破译敌方密码的工作。

1940年春，图灵设计了一台新的名为“甜点”（Bombe）的机器以对抗德国军队的恩尼格玛密码机，该机器每个月就能破译多达8400条恩尼格玛密码机的加密信息。图灵还亲自破译了恩尼格玛密码机发出的U型潜艇攻击北大西洋商船队的加密信息，保障了英国战时物资的运输。

1942年，图灵发现了第一种破译金枪鱼密码机信息的系统方法，让盟军对德国的战略有了更深入的了解，同时也改变了战争的进程。金枪鱼密码机的通信网络是移动电话网络的先驱，它横跨欧洲和北非，为希特勒和柏林的陆军总司令部以及前线将领建立了联系。

1946年，图灵被授予大英帝国勋章，以表彰他在战时的贡献。

1945年到1948年，图灵在伦敦泰丁顿国家物理实验室负责自动计算引擎（ACE）的研究工作，写出一份长达50页的关于ACE的设计说明书。在图灵的设计思想指导下，1950年制出了ACE样机，1958年制成大型ACE机。

1948年，担任曼彻斯特大学高级讲师，并被指定为曼彻斯特自动数字计算机（Madam）项目的负责人助理，具体领导该项目数学方面的工作。

1949年成为曼彻斯特大学计算机实验室的副主任，负责最早的真正意义上的计算机——“曼彻斯特一号”的软件理论开发。

1950年，图灵编写并出版了《曼彻斯特电子计算机程序员手册》，继续进行数理逻辑方面的理论研究，并提出了著名的“图灵测试”。同年10月，图灵发表论文《机器能思考吗》，这一划时代的作品使图灵赢得了“人工智能之父”的称号。

1951年，由于在可计算数方面所取得的成就，当选为英国皇家学会院士。

1952年，图灵开始研究理论生物学，并发表了一篇论文《形态发生的化学基础》（The Chemical Basis of Morphogenesis）。

1953年1月，图灵家里被盗，警察调查案件的过程中发现了他与同性伴侣的关系，结果图灵被审判并定以严重猥亵的罪名。图灵面临两个选择：坐牢或接受化学阉割（注射雌激素），他选择了后者。持续一年的合成雌激素注射造成了他的性无能和乳房发育。

1954年6月7日，图灵被发现死于家中的床上，床头还放着一个被咬了一口的泡过氰化物的苹果。

2009年，时任首相戈登·布朗代表英国政府就“图灵所受的骇人听闻的对待方式”作出正式道歉。

2013年，英国女王伊丽莎白二世向图灵追加了“皇家赦免令”，赦免令说，“图灵对战争的卓越贡献和在科学界留下的遗产应该被后人铭记和认可。”

图灵主要从事数理逻辑和计算机科学方面研究，其研究成果构成了现代计算机技术的基础。

1936年，图灵发表了一篇论文《论可计算的数及其在密码问题中的应用》，首次提出逻辑机的通用模型，人们把这个模型机称为图灵机。图灵机是一种抽象计算模型，其更抽象的意义为一种数学逻辑机，可以看做等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。

图灵机不是一种具体的机器，而是一种思想模型；虽然简单但运算能力极强，可以计算出所有想象到的可计算函数。它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带的方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动。

经典的计算机实际上就是一个通用的图灵机，冯·诺依曼计算机是图灵机的一种物理化。图灵机被公认为现代计算机的原型，这台机器可以读入一系列的0和1 ，这些数字代表了解决某些问题所需要的步骤，按这个步骤走下去，就可以解决某一特定的问题。虽然图灵机只是一种理论的计算模型，但图灵的这一创新思想奠定了整个现代计算机的理论基础。

戴维·希尔伯特（David Hilbert）于1928年提出了著名的“判定性问题”（Entscheidungs problem）：是否存在一系列有限的步骤，它能判定任意一个给定的数学命题的真假？丘奇和图灵在1936-1937年各自独立解决了这一问题。他们的主要贡献在于将“判定性问题”形式化，详细定义了何为“一系列有限的步骤”。丘奇描述“有限的步骤”的模型为算子（-Calculus），而图灵描述“有限的步骤”的模型为图灵机（Turing Machine）。

1937年，图灵发表论文《可计算性与λ可定义性》（Computability and λ-definability）拓广了丘奇（Church）提出的“丘奇论题”而形成“丘奇-图灵论题”，这个论题断言图灵机同直观的有效的函数计算具有等价的问题求解机制。即所有“能解”的问题都存在一个图灵机，只要把问题放在图灵机带子上，若有解则停机后带子内容即是解答。这个断言叫做“论题”是由于他无法严格证明。这个论题对计算理论的严格化，对计算机科学的形成和发展都具有奠基性的意义。

1950年10月，图灵发表了一篇题为《计算机器与智能》的论文，首次提出机器具备思维的可能性。他在其中提出了一个被称为“图灵测试”的概念。论文的开篇是一条明确的声明：“我准备探讨‘机器能思考吗’这个问题。”图灵设计了一个游戏来解释这个问题的实证含义。他为人工智能给出了一个完全可操作的定义：如果一台机器输出的内容和人类大脑别无二致的话，那么我们就没有理由坚持认为这台机器不是在“思考”。

图灵测试，也就是图灵所说的“模仿游戏”的操作很简单：一位询问者将自己的问题写下来，发给处于另外一个房间之中的一个人和一台机器，然后根据他们给出的答案确定哪个是真人——如果无法判断或混淆了被考察的机器和人，则可认为被测试的机器具有某种程度的智慧。

1952年，图灵发表了一篇论文《形态发生的化学基础》，他用相当深奥而独特的数学方法，研究了决定生物的颜色或形态的化学物质（他称之为成形素）在形成平面形态（如奶牛体表的花斑）和立体形态（如放射形虫和叶序的分布方式）中的分布规律性，试图阐释“物理化学规律可以充分解释许多形态形成的事实”这一思想。图灵还进行了后来被称为“数学胚胎学”的奠基性研究工作，他还试图用数学方法研究人脑的构造问题，例如估算出一个具有给定数目的神经元的大脑中能存贮多少信息的问题等。

图灵一生中撰写了大量的论文，但其大部分工作并没有以正式的形式发表在当时的科学期刊上，而是以内部报告、谈话等形式发表，一些甚至在多年之后才得以解密。以下列举了图灵公开发表的部分论文。

艾伦·麦席森·图灵在剑桥大学期间于1953年指导了罗宾·甘迪（Robin Gandy），并与道格拉斯·哈特里（Douglas Hartree）共同指导了比阿特丽斯·沃斯利（Beatrice Worsley）。

1941年春，图灵向他在布莱切利园的同事琼·克拉克（Joan Clarke）求婚，她在被聘来做解码工作前在剑桥大学研究数学。求婚几天后，图灵向她坦白自己有同性恋倾向。克拉克虽然有些担心，但依然将感情维持了下去。但六个月后，图灵感到这段感情不会圆满收场，便结束了这段感情。

1952年1月，图灵在曼彻斯特期间看电影时在影院门口遇到了名叫阿诺德·穆雷（Arnold Murray）的19岁青年。图灵对他一见如故，约他到家中过夜。穆雷将他与图灵的事告诉了一个朋友，朋友却认为应该抓住图灵是同性恋者这个把柄，敲诈一笔钱，图灵却不愿屈服。

图灵的父亲是朱利叶斯·马西森·图灵，他早年就读于牛津大学基督学院，并获得学士学位。1896年7月，朱利叶斯通过英属印度文职人员统一考试，担任印度民政部的官员。

图灵的母亲是艾赛儿·斯托尼，她生于一个铁路工程师家庭，曾就读于巴黎大学文理学院。

图灵是一位出色的长跑爱好者，他说过：“我的工作压力很大，唯一能让我忘掉它的方法就是努力跑步，这是我获得释放的唯一途径。”他在剑桥国王学院时，会沿着剑桥和伊利之间的河边步道奔跑。后来学校为纪念他也在这里举办一年一度的“图灵接力赛”。在布莱切利园工作时，图灵甚至偶尔会跑40英里到伦敦参加会议。他还参加了1948年英国奥运代表队的选拔赛，但当天由于伤病，没有获得参赛资格。然而，他的马拉松选拔赛成绩只比英国银牌得主托马斯·理查兹（Thomas Richards）慢了11分钟。

艾伦·图灵是一位杰出的人物，他在第二次世界大战中破解了德国密码，为拯救这个国家发挥了关键作用，他的行动挽救了无数生命。他还通过其实质性的科学成就留下了非凡的国家遗产。（英国原首相戴维·卡梅伦评）

艾伦·图灵博士是一位才华横溢的杰出人物，因其对战争的杰出贡献和对科学的遗产而值得被铭记和认可。（英国原司法部长克里斯·格雷林评）

一个古怪的不信上帝的同性恋，一个成就辉煌的英国数学家，两顶大帽子把图灵扣得好生纠结。然而，他却肩负着两项伟大的历史使命，一边是计算机科学中最有诗意的概念和理论，一边是在第二次世界大战时为世界和平而解谜。（《哥德尔·艾舍尔·巴赫》作者，人工智能专家道格拉斯·理查·郝夫斯台特评）

2012年，是一个伟人的百年诞辰。即使他们把所有崇高的致意奉献给他都不为过。他就是艾伦·图灵。100年前，艾伦·图灵诞生在一个文化和科技水平都与如今完全不同的时代里，但这并不影响他成为最伟大最值得纪念的人之一。他为计算机领域奠定了不可埋没的基础，没有他就没有的计算机。（图灵奖获得者、Google资深副总裁兼首席因特网专家文特·瑟夫评价）

1966年，美国计算机协会（ACM）设立图灵奖，用以奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人，是美国计算机协会在计算机技术方面所授予的最高奖项，被喻为计算机界的诺贝尔奖。

英格兰米尔顿凯恩斯的布莱切利园（Bletchley Park）里竖立着一座艾伦·图灵的塑像，以纪念这位计算机科学与人工智能之父，以及盟军取得二战胜利的大功臣。

2013年12月，英国女王伊丽莎白二世正式为图灵平反，在曼彻斯特的图灵故居前竖起了纪念图灵的铜牌与铜像。

1983年，安德鲁·霍奇斯（Andrew Hodges）最早出版了一部图灵的权威传记《艾伦·图灵传：如谜的解谜者》，他曾在当时的版本里说，随着社会的进步，图灵的意义会越来越重要。

《破解密码》（Breaking the Code）：休·怀特摩尔（Hugh Whitemore）于1986年创作的一部关于图灵的戏剧，在伦敦西区和百老汇等地上演。图灵由德里克·雅各比（Derek Jacobi）扮演。该剧获得了三项托尼奖提名。

《模仿游戏》：莫腾·泰杜姆（Morten Tyldum）执导的传记电影，改编自安德鲁·霍奇斯编著的传记《艾伦·图灵传》，2014年11月28日上映。本尼迪克特·康伯巴奇（Benedict Cumberbatch）饰演主人公艾伦·图灵。故事主要聚焦于天才数学家艾伦·图灵协助盟军破译德国密码系统恩尼格玛，从而扭转二战战局的经历。该片获得第87届奥斯卡金像奖最佳改编剧本奖。

2018年，英格兰银行决定在新版50英镑纸币上使用科学领域突出贡献者肖像，并由公众进行提名。最终，图灵超过了一众候选者，被选中作为新一代英镑的代表图案。在已公布的纸币设计图上，包含了当时图灵用来破译德军密码所使用的机器和一串藏有他生日日期的二进制编码。纸币上面印着一句图灵在1949年对英国泰晤士报所说的话：“This is only a foretaste of what is to come，and only the shadow of what is going to be（这不过是将来之事的前奏，也是将来之事的影子）。”该版钞票于2021年开始流通。

2017年1月31日，英国宣布赦免历史上其他因过时的“严重猥亵法”而被定罪的上万名同性恋以及双性恋人群，向那些在1967年前因同性恋倾向而被定罪的人道歉，这也被称为“图灵法案”。