Алистер Деннисон – руководитель Правительственной школы кодов и шифров (Government Code and Cypher School, GC&CS) – перевез своих ведущих криптоаналитиков – специалистов по вскрытию шифров – в Блетчли-парк. Среди них были шахматисты, кроссвордисты и лингвисты; один из криптоаналитиков был специалистом по египетским папирусам. Когда возникла необходимость расширить число специалистов, Деннисон начал искать «людей профессорского типа». Войска Оси все чаще использовали для шифрования сообщений специальные машины, основанные на сложных системах вращающихся шестеренок и ежедневной смене шифров путем изменения конфигурации специальных соединительных проводов. Поэтому ясно было, что без специальных знаний тоже не обойтись, а это означало, что нужны математики. В команду их вошло несколько, в том числе Ньюман и Тьюринг. Все работали в строжайшей тайне, включая технический персонал и управленцев. На пике активности, в начале 1945 г., в Блетчли-парке насчитывалось до 10 000 сотрудников.

Державы «оси» в основном пользовались машиной «Энигма» и машиной, реализующей шифр Лоренца. Обе системы шифрования считались невзламываемыми, но в математике алгоритма шифрования было несколько слабых мест. Они усугублялись, когда пользователи нарушали правила, для того чтобы упростить себе работу: к примеру, использовали одни и те же установки на протяжении нескольких дней, отправляли одно и то же сообщение дважды или начинали сообщения стандартными словами и фразами. Тьюринг был ключевой фигурой в группе, которая пыталась взломать шифр «Энигмы»; руководил этой группой Дилли Нокс из GC&CS. В 1939 г. поляки сумели раздобыть машину «Энигма»; они сообщили британцам, как она работает – как в ней соединяются роторы. Кроме того, польские криптоаналитики разработали методы взлома шифра «Энигмы», основанные на привычке немцев ставить перед кодовым сообщением короткий кусок текста, позволяющий оператору проверить машину. К примеру, сообщение, которое представляло собой продолжение предыдущего сообщения, нередко начиналось с FORT (Fortsetzung, «продолжение»); следом ставилось время отправления первого сообщения, причем это время повторялось дважды и завершалось буквой Y. Польские криптоаналитики изобрели машину, которая позволяла ускорить анализ, и назвали ее bomba.

Тьюринг и Нокс поняли, что немцы, скорее всего, устранят этот недочет, и занялись поисками более устойчивых методов дешифровки; они решили, что им тоже нужна машина, и заранее назвали ее bombe. Тьюринг составил спецификации «бомбы», в которой реализовывалась бы та же общая методика дешифрования на основе понятной части текста. Эту методику можно пробовать в тех случаях, когда о смысле некоторой части шифрованного сообщения можно догадаться – к примеру, это может быть сегмент FORT. Типичными ключами такого рода криптоаналитикам служили немецкие фразы со смыслом «ничего нового» и «прогноз погоды [время]». Как ни поразительно, начальник службы снабжения фельдмаршала Эдвина Роммеля начинал каждое послание своему начальнику идентичным формальным вступлением.

Проект машины, разработанный Тьюрингом, в «железе» реализовал инженер по имени Харольд Кин, работавший в компании British Tabulating Machine Company (что-то вроде британской IBM). Задачей машины было быстро-быстро перебирать варианты, чтобы методом проб и ошибок определить некоторые базовые установки «Энигмы», которые (как правило) менялись ежедневно. Машина проверяла все возможные варианты по очереди в поисках противоречия. Если таковое обнаруживалось, машина переходила к следующему варианту, перебирая все 17 576 комбинаций одну за другой, пока не находила что-нибудь правдоподобное. В этот момент она останавливалась, и установки можно было считать. Тьюринг улучшил процесс перебора, введя в него некоторый статистический анализ.