顾名思义，人类制造计算机的初衷就是解决科学研究中日益复杂的计算问题。随着科技的发展，天文、物理、核科学研究中对数据运算的精度和数量都提出了很高的要求，单纯靠人力完成这些计算几乎是不现实的。因此，数值计算，特别是服务于天文、物理研究领域的复杂运算仍然是当代大型计算机的中心任务之一。
随着计算机技术的发展，计算机的存储能力日益扩大，于是以计算机存储大量信息，并通过计算机实现信息的高速检索和分析也已成为计算机的重要功能之一。特别是网络技术的发展，使远程用户间的信息共享和交换成为可能，把人类带入了信息爆炸的新世纪。
目前，日益普及的管理信息系统（MIS）建设和教育信息化（Education Info）工程都可以看作计算机在信息处理领域的重要应用。
自从冯•诺依曼提出现代计算机的“存储程序与程序控制”理念以来，人类开始设计可以控制计算机运行的程序，让计算机系统按照程序指定的顺序依次完成特定的任务，形成了过程自动控制的基本思想。
过程控制又可以称为实时控制，可以利用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或调节。
由于现代工业的生产规模日益扩大，工艺流程日益复杂，有些工作单凭手工已经难以直接完成，计算机系统的过程控制在提高生产工艺水平，实现工件标准化方面都具有重要的意义。
人工智能，简称AI，是指用计算机模拟人的思维，完成一些智能化工作。这里我们必须明确：尽管计算机在运算速度和存储信息能力方面都远远超过了人的大脑，但要计算机完全代替人脑进行思维，仍有很长的路要走。
不过，充分发挥计算机系统的高速处理和大容量存储等优势，建立在一定的数学模型和知识库基础上的专家系统已经在医学领域发挥了重要作用。在有毒环境中工作或执行深海作业的机器人已经为人类的科学研究、制造生产做出了卓越贡献。
作为人类的重要助手，我们可以把计算机看作是对人类思维的延伸。因此计算机辅助系统已经在各行各业普及。比较典型的有：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助教学（CAI）和计算机辅助制造（CAD）等。
随着计算机多媒体技术的广泛应用，利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备把用户投入到该环境中，实现用户与环境直接进行交互的目的。这就是虚拟现实系统。一般说来，这种环境是由多维图像、立体声音组成的一个立体空间环境。为用户提供一种虚拟的环境，使用户仿佛已经处于那个特殊的环境中。
虚拟现实技术已经广泛应用在航天、潜水等高科技领域的人员培训活动中。