Під час Другої світової війни Тюрінг працював в Блетчлі-парку — британському криптографічному центрі, де очолював одну з п'яти груп, Hut 8, що займалися в рамках проекту «Ультра» розшифровкою закодованих німецькою шифрувальної машиною «Енігма» повідомлень крігсмарине і люфтваффе. Внесок Тюрінга в роботи з криптографічного аналізу алгоритму, реалізованого в «Енігма», ґрунтувався на більш ранньому криптоаналізі попередніх версій шифрувальної машини, виконаних у 1938 польським криптоаналітиком Маріаном Реєвським.
На початку 1940 він розробив дешифровальну машину «Бомба», яка дозволяла читати повідомлення люфтваффе. Принцип роботи «Бомби» полягав у переборі можливих варіантів ключа шифру і спроб розшифровки тексту, якщо була відома частина відкритого тексту або структура розшифровуваного повідомлення. Перебір ключів виконувався за рахунок обертання механічних барабанів, що супроводжувався звуком, схожим на цокання годинника, через що «Бомба» і отримала свою назву. Для кожного можливого значення ключа, заданого положеннями роторів (кількість ключів дорівнювало приблизно 1019 для сухопутної «Енігми» і 1022 для шифрувальних машин, що використовуються в підводних човнах), «Бомба» виконувала звірку з відомим відкритим текстом. Перша в Блетчлі «Бомба» Тюрінга була запущена 18 березня 1940. Дизайн «Бомб» Тюрінга так само був заснований на дизайні однойменної машини Рєєвського.