Émergeant de sa position forte dans le traitement des données électromécaniques, IBM a fait face au profond changement technologique vers l'informatique électronique au milieu du 20e siècle. Bien qu'initialement prudent, influencé par la robustesse de la rentabilité de ses machines à cartes perforées existantes, l'entreprise a reconnu le potentiel transformateur de ces nouvelles machines. Les premières incursions dans le calcul électronique comprenaient des collaborations telles que l'Harvard Mark I, achevé en 1944, qui était un ordinateur électromécanique construit avec l'assistance et l'expertise d'IBM. Ce projet, bien que pas entièrement électronique, a donné aux ingénieurs d'IBM une exposition critique aux défis computationnels à grande échelle. Cependant, l'engagement direct d'IBM avec les ordinateurs électroniques s'est intensifié avec des projets comme le Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC), un ordinateur électronique à grande échelle dévoilé en 1948. Le SSEC, qui incorporait à la fois des composants électroniques et électromécaniques, représentait un exploit d'ingénierie monumental, utilisant environ 12 000 tubes à vide et 21 000 relais, démontrant les capacités croissantes de l'entreprise en matière de conception de circuits électroniques et d'intégration de systèmes complexes, notamment sous la direction d'ingénieurs visionnaires tels que John von Neumann, qui a consulté sur le projet.
Les années 1950 ont marqué l'entrée décisive d'IBM sur le marché de l'informatique électronique, stimulée à la fois par des évangélistes internes comme Thomas J. Watson Jr. et par le paysage technologique en rapide évolution. L'IBM 701, introduit en 1952, était le premier ordinateur numérique électronique produit commercialement par l'entreprise, ciblant principalement les applications scientifiques et de défense. C'était une machine à tubes à vide qui marquait un départ significatif des systèmes électromécaniques, atteignant des vitesses de calcul impressionnantes pour son époque. Bien que seulement 19 unités aient finalement été produites et vendues (ou plus couramment, louées) pendant sa brève période de production, cela a signalé la transition d'IBM de ses EAM électromécaniques très rentables vers l'ère naissante de l'informatique électronique, ouvrant la voie à de futures avancées. Une percée plus significative pour le marché commercial plus large est arrivée avec l'IBM 650 Magnetic Drum Data-Processing Machine en 1954. Le 650 est devenu le premier ordinateur produit en série, conçu spécifiquement pour remplacer les systèmes à cartes perforées existants dans les environnements commerciaux. Son coût relatif (environ 3 250 à 3 750 dollars par mois en location, une fraction des plus grandes machines), sa facilité d'utilisation pour les opérateurs d'EAM existants et sa compatibilité avec les processus commerciaux établis en ont fait un produit incroyablement populaire. IBM a tiré parti de son infrastructure de vente et de service formidable, perfectionnée au fil des décennies sur le marché des cartes perforées, pour commercialiser efficacement le 650. Au moment où la production a cessé en 1962, plus de 2 000 unités avaient été installées dans le monde entier, consolidant la position dominante d'IBM sur le marché de l'informatique commerciale et déplaçant des rivaux précoces comme le UNIVAC I de Remington Rand, qui avait initialement capté une attention publique significative mais avait du mal à s'adopter largement sur le marché.
Sous Thomas J. Watson Jr., qui a succédé à son père en tant que PDG en 1956, IBM a réalisé une série d'investissements stratégiques audacieux dans la recherche et le développement, en particulier dans des domaines tels que le stockage magnétique, les langages de programmation et la technologie des semi-conducteurs. Watson Jr. prévoyait l'obsolescence éventuelle de la technologie des tubes à vide et a poussé l'entreprise vers les transistors, malgré une résistance interne initiale ancrée dans le succès des produits existants. L'entreprise a introduit FORTRAN (FORmula TRANslation) en 1957, l'un des premiers langages de programmation de haut niveau. Développé par une équipe dirigée par John Backus, FORTRAN a considérablement simplifié le processus d'écriture de logiciels pour des applications scientifiques et d'ingénierie, réduisant de manière spectaculaire le temps de développement et rendant les ordinateurs accessibles à un plus large éventail d'utilisateurs au-delà des seuls spécialistes du code machine. Ces innovations n'étaient pas isolées ; elles faisaient partie d'une stratégie d'entreprise plus large, pilotée par la vision de Watson Jr., visant à dominer le paysage émergent du traitement électronique des données, garantissant que les offres d'IBM étaient à la pointe de l'avancement technologique et de l'intégration des systèmes. Cette période a également vu IBM étendre son empreinte mondiale, établissant de nouvelles divisions et centres de recherche à l'international pour exploiter des marchés en pleine croissance.
La percée la plus significative pour IBM, et en effet pour l'ensemble de l'industrie informatique, a été l'annonce du System/360 en avril 1964. Ce projet ambitieux représentait une entreprise sans précédent dans l'histoire des entreprises, surnommée en interne "le pari de 5 milliards de dollars" (équivalent à plus de 40 milliards de dollars en 2023) – un investissement comparable au projet Manhattan. Le System/360 n'était pas un seul ordinateur mais une famille entière d'ordinateurs compatibles, allant de petits mainframes à des systèmes puissants à grande échelle. L'aspect révolutionnaire était son architecture de jeu d'instructions, qui garantissait que les logiciels écrits pour un modèle System/360 fonctionneraient sur n'importe quel autre modèle de la famille, quelle que soit sa taille ou sa puissance de traitement. Cette compatibilité ascendante et descendante permettait aux clients de mettre à niveau leur matériel à mesure que leurs besoins croissaient sans avoir à réécrire l'ensemble de leur base de logiciels, un avantage majeur qui simplifiait la planification informatique, réduisait les coûts et offrait un chemin de mise à niveau clair. Le développement du System/360 a impliqué un investissement de plusieurs milliards de dollars et comportait d'énormes risques financiers et d'ingénierie. Il nécessitait un changement fondamental dans les processus de fabrication d'IBM, passant de composants discrets aux circuits intégrés hybrides Solid Logic Technology (SLT), et nécessitait la reconversion de dizaines de milliers d'ingénieurs, de personnel de vente et de personnel de service client dans le monde entier. Le projet a fait face à un scepticisme interne et a poussé les capacités technologiques et organisationnelles d'IBM à leurs limites.
Le succès du System/360 a été transformateur. Il est rapidement devenu la norme de l'industrie pour le calcul sur mainframe, établissant IBM comme le leader incontesté de l'informatique d'entreprise. Les concurrents, souvent appelés "les Sept Nains" (Burroughs, UNIVAC, NCR, CDC, Honeywell, GE et RCA), ont eu du mal à développer des alternatives compatibles ou supérieures, consolidant la part de marché d'IBM à environ 70-80 % du marché des ordinateurs à la fin des années 1960. L'architecture du System/360 s'est révélée si durable que ses descendants continuent d'alimenter les mainframes modernes de la série IBM Z aujourd'hui. Son introduction a cimenté la position concurrentielle d'IBM, la rendant pratiquement indispensable pour les grandes entreprises, les institutions financières et les agences gouvernementales cherchant à automatiser leurs processus commerciaux critiques, de la gestion de la paie et des stocks aux simulations scientifiques complexes. La fiabilité, la performance et l'évolutivité offertes par la famille System/360 ont établi des normes qui ont défini l'ère des mainframes.
Cependant, avec cette immense domination du marché est venue une surveillance accrue. En 1969, le ministère de la Justice des États-Unis a déposé une plainte antitrust contre IBM, alléguant des pratiques monopolistiques, en particulier concernant son regroupement de matériel, de logiciels et de services. Cette longue bataille juridique, qui a duré jusqu'en 1982, a profondément influencé les stratégies internes d'IBM et la structure plus large de l'industrie informatique. En partie en raison de cette pression, et en reconnaissance de l'importance croissante des logiciels en tant que produit distinct, IBM a commencé à dissocier ses logiciels de ses ventes de matériel en 1969. Auparavant, les logiciels et services étaient généralement inclus dans le prix du matériel, rendant difficile l'entrée des concurrents sur le marché des logiciels. Cette dissociation a créé une nouvelle industrie logicielle indépendante et favorisé la concurrence, car d'autres entreprises pouvaient désormais développer et vendre des logiciels compatibles avec les systèmes IBM, créant ainsi un segment de marché de plusieurs milliards de dollars qui n'existait pas auparavant. IBM a également fait face à la pression de l'essor des "fabricants compatibles à brancher" (PCMs) qui proposaient des périphériques matériels moins chers pouvant se connecter aux mainframes IBM, remettant encore en question son contrôle global sur l'écosystème.
À la fin des années 1970, malgré les batailles juridiques en cours et les pressions concurrentielles émergentes, IBM n'était pas simplement un acteur de marché significatif ; c'était un géant technologique mondial, profondément intégré dans le tissu opérationnel de d'innombrables organisations à travers le monde. Ses mainframes alimentaient des économies nationales, et ses laboratoires de recherche continuaient de repousser les limites de la science informatique, obtenant de nombreux brevets et contribuant de manière significative à la recherche académique. Le pari stratégique sur le System/360 avait porté ses fruits de manière spectaculaire, consolidant la réputation d'IBM pour l'excellence en ingénierie et la prévoyance sur le marché. Pourtant, même alors qu'elle se réjouissait du succès de l'ère des mainframes, des changements subtils dans la technologie étaient déjà en cours, notamment dans le domaine de l'informatique plus petite et plus distribuée (minicomputers) et le marché en pleine expansion des ordinateurs personnels, qui remettraient bientôt en question les fondements mêmes du modèle commercial établi d'IBM et nécessiteraient de nouvelles transformations profondes pour l'entreprise dans les décennies à venir.