Podstawą komputera analogowego może być dowolny nośnik, który może skutecznie reprezentować ciągły stan danych. Najwcześniejszymi przykładami komputerów analogowych były komputery mechaniczne, które wykorzystują ruchome części i przekładnie. Komputery hydrauliczne i komputery elektryczne zostały opracowane później. W ostatnich latach zasady obliczeń analogowych były modelowane przy użyciu komputerów optycznych i stały się podstawą niektórych nowych wdrożeń obliczeń kwantowych.
Komputer analogowy używa jakiegoś medium do reprezentowania stanów zmiennych dyskretnych. W przeciwieństwie do komputerów cyfrowych, które konwertują zmienne na szereg liczb, komputery analogowe pracują bezpośrednio ze zmiennymi. Przekształcają i przeprowadzają operacje na zmiennych za pomocą procesów mechanicznych, elektrycznych lub innych, aby bezpośrednio zmienić stan mediów reprezentujących zmienną.
Mechaniczne komputery analogowe mają starożytną historię. Mechanizm z Antykithiry, produkt ptolemejskiego Egiptu, modelował ruchy obiektów widocznych na niebie za pomocą skomplikowanej serii kół zębatych. Podobną funkcję pełniły w okresie nowożytnym kamieniołomy. Znacznie bardziej zaawansowane mechaniczne komputery analogowe były używane podczas pierwszej i drugiej wojny światowej do kodowania i dekodowania danych, a także do wspomagania celowania dużymi działami artyleryjskimi.
Komputery hydrauliczne modelują dane na podstawie przepływu cieczy, a nie ruchu części mechanicznych. Być może najwcześniejszymi przykładami są zegary wodne używane w średniowieczu. Wykorzystali stały przepływ i ciśnienie wody, aby dokładnie zmierzyć upływ czasu. Bardziej nowoczesne hydrauliczne komputery analogowe wykorzystują przepływ różnych cieczy przez systemy zamknięte do modelowania danych.
Elektryczne komputery analogowe wykorzystują jedną z kilku właściwości elektryczności do reprezentowania i manipulowania danymi. Najpopularniejsze odmiany historycznie wykorzystywały w tym celu napięcie. Ten rodzaj komputera analogowego jest dość potężny i mógł przewyższać wczesne komputery cyfrowe podczas wykonywania pewnych funkcji, ale był mniej wszechstronny, ponieważ każdy nowy program zwykle wymagał fizycznej modyfikacji okablowania i obwodów.
Obliczenia analogowe mogą być również realizowane przez komputery optyczne. Te komputery kodują informacje w różnych właściwościach światła i danych procesowych, działając bezpośrednio na tych informacjach. Ten rodzaj obliczeń może wykonywać pewne zadania, w szczególności analizę obrazu, z dużą wydajnością.
Wielostanowy charakter obliczeń analogowych jest również wykorzystywany przy opracowywaniu pierwszej generacji komputerów kwantowych. Komputery kwantowe można skonstruować tak, aby wykorzystać naturalne podobieństwo między niektórymi typami struktur fizycznych i podstawową strukturą matematyczną niektórych problemów rozwiązywanych przez mechanikę kwantową. Ponieważ komputery kwantowe wyłaniają się z początków, ten typ komputera staje się coraz bardziej powszechny i ważniejszy.