飞速成长
第二次世界大战爆发不仅使IBM度过了“大萧条”时代的不景气，而且让IBM得以快速扩张。战争期间，托马斯·沃森与美国国防部签订合同，大量制造机枪、瞄准器、发动机等军火，公司所属工厂的三分之二全部投入军需品生产，产量扩大了3倍。1945年，公司员工达2万人，销售额猛增至1.4亿。同时，战争也使IBM第一次进入到计算机领域。
1944年，托马斯·沃森出资100万美元并派出4名工程师协助美国海军军械局霍德华·艾肯（H．Alken）博士在哈佛大学成功研制了著
利·麦克道尔担任研究主管，聘请冯·诺依曼担任公司顾问，招聘到4000余名朝气蓬勃的青年工程师和技师。当时，美国空军正在准备实施半自动地面防空工程（Sage）计划，汤姆·沃森不失时机地为IBM争取到项目，建立自动化工厂，训练了数千名制造和装配工人。在此基础上，IBM着手研制一种在国防上具有重要用途的电子计算机。
这是IBM的首次冒险行为，仅设计和制造样机就需要300万美元，而整个计划费用是这个数目的三四倍。汤姆·沃森为这台机器取名“国防计算机”，也就是后来改称IBM701的大型机。他们放弃了穿孔卡，替代为自己过去不熟悉的电子管逻辑电路、磁芯存储器和磁带处理机，使机器运算速度达到每秒执行17000次指令。
1953年4月7日，IBM公司的历史揭开新的一页：以“原子弹之父”奥本·海默为首的150位嘉宾莅临IBM701揭幕仪式，称赞这台电脑是“对人类极端智慧的贡献”。此后，IBM仰仗雄厚的人才实力，开足马力以每年12台的速度组织生产，一举扭转了被动局面。
701大型机的成功，把IBM推上了研制电脑的快车道。1954年，IBM推出了适用于会计系统的IBM702大型电脑，不仅能高速运算而且能进行字符处理，一下子就销售了14台。紧接着适应不同需要的IBM704、IBM705型电脑相继面世，销售量达到250多台。当其他公司还在大型机领域竞争时，汤姆·沃森又果断地决定开发中型电脑。1954年，IBM650中型商业电脑上市，以其优越的性能和便宜的价格再次赢得了用户的青睐，这个型号的机器销售量竟超过1000台。
1956年，IBM电脑一举取代Univac电脑的地位，在计算机市场上独领风骚。此时，IBM已经占领了约70％的市场，美国本土只留下以雷明顿·兰德公司为首的7家公司，新闻传媒戏称美国电脑业是“IBM和7个小矮人”。
1958年11月，汤姆·沃森为大型电脑IBM709隆重剪彩。这是当时用于科学计算的性能最优秀的一种电脑，也是IBM公司生产的最后一款电子管计算机。
汤姆·沃森迅速将IBM的事业扩展到西海岸，下令在加利福尼亚圣何塞附近新建实验室和工厂，委派自己信任的工程师雷诺·约翰逊（R.Johnson）前往主理。中学教师出身的约翰逊是自学成才的发明家，他带领30多名青年工程师在不到3年的时间内为IBM创造了引人注目的技术成果——磁盘存储器。1957年，约翰逊在新开发的IBM305RAMAC（会计和控制随机存取计算机）电脑上，首次配置了这种磁盘装置。大约50张24英寸的磁盘被装配在一起，构成一台前所未有的超级存储装置——硬盘，容量大约500万字节，造价超过100万美元，存取数据的速度则比过去常用磁带机快200倍。1958年，在布鲁塞尔世界博览会上，RAMAC用10种语言为参观者回答问题，大出风头。
同年，IBM还推出了世界上第一种高级语言——FORTRAN，西屋电气公司幸运地成为它的第一个商业用户。该语言是程序师约翰·巴科斯（John Backus）带领的一个13人小组所创造的。小组成员包括有经验的程序员和刚从学校毕业的青年人，他们协作在IBM704电脑上设计编译器软件，于1954年完成。40多年过去了，Fortran仍是科学计算选用的语言之一。
还在汤姆·沃森正式担任董事长的时候，他就满腔热情地策划IBM电脑向以晶体管为元件的方向转变，并向各地工厂和实验室发出指令说：“从1956年10月1日起我们将不再设计使用电子管的机器，所有的计算机和打卡机都要实现晶体管化。”3年后，IBM公司推出IBM7090型全晶体管大型机，运算速度高达每秒229000次，成为第二代电脑的标志产品。美洲航空公司为它的订票系统购买了两台主机，远程连接65座城市。
这是IBM公司的黄金季节。它登上了《财富》杂志五百家大企业排行榜的榜首；它创造出年销售额数十亿美元的天文数字，在美国运转的64部电脑中，有44部是IBM生产；它的企业标志和商品标志“IBM”三个大写字母，每个字都由8根蓝条拼成；它的销售人员，一律着深蓝色的西装，以代表公司形象。人们开始把IBM公司称做“蓝色巨人”（Big Blue）。
进入360时代
20世纪50年代末，核能研究、导弹设计和飞机制造等技术的发展对计算机提出了更高的要求。美国原子能委员会提出需要一种高速计算机的要求，其速度要比当时最好的电脑高两个数量级。洛斯阿拉莫斯核武器实验室选中了IBM。
汤姆·沃森董事长把设计任务交给天才的工程师史蒂芬·唐威尔主持，为这型电脑取名Stretch（意为扩展新技术的机器）。Stretch实际上是一种巨型机，汤姆·沃森保证：Stretch的速度一定会比IBM现有的机器快100倍。
IBM的设计师为此绞尽脑汁，元件的速度不够，就在电脑内部结构上打主意。他们创造了一系列新方法，如先行控制、交叉存取、同时操作、自动纠错，等等，使Stretch可以同时在几条流水线上并行工作，大大提高了机器的效率。然而，1961年，当第一台Stretch巨型机运抵洛斯阿拉莫斯时，它没能达到设计要求，速度只有原设想每秒100万次的60％，IBM只得把Stretch的价格从1350万美元降至800万美元，刚够收回成本。Stretch共生产了5台，又造成2000多万美元亏损。
几乎同一时期，一家规模很小的控制数据公司（CDC）却出人意料地宣布研制成功CDC6600巨型机。在西蒙·克雷博士的主持下，CDC6600的研制费只用了700万美元，功能却比IBM的Stretch电脑强大3倍，运算速度达每秒300万次。
IBM公司上下一片震惊，汤姆·沃森在备忘录里激动地写道：“我们是一个资金、人员十分雄厚的大企业，我实在难以理解，IBM为什么不能在超级电脑中领先一步？要知道，控制数据公司的研制班子总共才34人还包括一位看门人。 ”这份后来被加上《看门人备忘录》标题的资料，一语道破了IBM的沮丧心境。蓝色巨人初次涉足巨型机便遭受重挫，不久就退出了这一角逐。
1963年，IBM的发展一度呈现相对停滞，股票下降33％，增长率也只有百分之几，是二战以来的最低点。当时，汤姆·沃森已接近50岁，驾驶IBM这艘巨大的航船，使命感沉重地压在他的心头。经过连续几个星期焦虑的思考，他抓住集成电路闪亮登场的良机，立即上马新的研制项目。在他的心目中，利尔森是执行该计划的最佳人选。
公司首席副总裁文森特·利尔森（Vincent Learson），哈佛大学毕业，1935年就加盟IBM。不屈不挠的性格使他从一名推销员逐步跻身于IBM领导层。在失败阴影的笼罩下，公司许多人并不支持更新换代的决策，但利尔森坚定地说：“要干！无论如何，我们都要干！ ”他组建了一个工程师委员会研究新机器的方案，经过共同努力，终于在1961年12月28日完成了一份长达8页纸的报告《IBM360系统电子计算机》。新电脑系统用360为名，表示一圈360度，既代表着360电脑从工商业到科学界的全方位应用，也表示IBM的宗旨：为用户全方位服务。利尔森估算的费用是：研制经费5亿美元，生产设备投资10亿美元，推销和租赁垫支35亿美元——360计划总共需要投资50亿美元，是美国研制第一颗原子弹“曼哈顿工程”的2.5倍。
360电脑是否能够研制成功，决定着这家老牌公司的前途命运。《福布斯》杂志惊呼：“IBM的50亿美元大赌博！”汤姆·沃森自己也承认，这是他一生中所作的一项最大、最冒险的决策。
利尔森为360电脑物色的工程设计总管是布鲁克斯，负责协调4个小组的工作。其中，有3个小组都由吉恩·阿姆达尔（G．Amdahl）博士领导。40岁的阿姆达尔曾担任IBM709、IBM7030的设计师，他为360
电脑首创了兼容性的概念，后来被人尊敬地称为“IBM360之父”。
次年4月7日，就在托马斯·沃森创建公司的50周年之际，50亿美元的“大赌博”为IBM赢得了360系列电脑；共有6个型号的大、中、小型电脑和44种新式的配套设备，从功能较弱的360 51型小型机到功能超过51型500倍的360 91型大型机，都是清一色的“兼容机”。
IBM360标志着第三代电脑正式登上了历史舞台。为庆祝它的诞生，IBM公司分别在美国63个城市和14个国家举行记者招待会，近万人莅临盛会。在纽约，汤姆·沃森亲自租用一辆专列火车，率领着200多名记者浩浩荡荡开往波基普西实验室。他向全世界庄重宣布：这是本公司自成立以来最重要的划时代产品。5年之内，IBM360共售出32300台，创造了电脑销售中的奇迹，成为人们最喜爱的计算机。不久，与360电脑兼容的IBM370机接踵而至。其中最高档的370 168机型，运算速度高达每秒250万次。
1966年底，IBM公司年收入超过40亿美元，纯利润高达10亿美元，跃升到美国十大公司行列，从而确立了自己在世界电脑市场的统治地位。1971年，因心脏病发作，汤姆·沃森向董事会递交了辞呈。他逝世于1993年，终年79岁。
那一年，58岁的利尔森接任IBM董事长职位。两年后，他带头制订出公司领导退休制度，并且在18个月任期结束后主动辞职，把权柄交给弗兰克·卡利（Frank Cary）。
占领PC霸主地位
弗兰克·卡利是斯坦福大学企业管理硕士出身，与IBM历任董事长一样没有技术背景。他曾开玩笑说：“高中物理是自己学过的最高科技课程。”在整个任期，他花了大量时间来应付司法部提出的反托拉斯诉讼。司法部从IBM收集了7.6亿件文件指责IBM垄断电脑行业，
要求肢解、重组这家公司。这个案件整整拖了12年，让IBM大伤元气。即便如此，弗兰克·卡利还是为IBM确立了备受赞赏的管理模式。然而，随着公司规模日益扩展，官僚体系也严重地束缚了它的手脚。
IBM的成功主要凭借的是大型机。20世纪70年代初，面对小型机崛起，它就不能快速应变，无可奈何地看着DEC公司成为小型机霸主。
IBM公司改变传统走出最关键的一步，主要是迫于外部的压力。20世纪70年代末，以苹果公司为代表的“车库”公司，短短几年就把微型电脑演绎成了大气候。事实证明，个人电脑市场是真实存在的。而“蓝色巨人”在计算机革命浪潮中步子却慢了半拍，其庞大机构又无法迅速地做出反应，已经陷入了十分尴尬的处境。
经过几年的观望和徘徊，就在弗兰克·卡利向约翰·R．欧佩尔（John R．Opel）移交董事长职务的过渡阶段，IBM公司于1980年4月召开了一次高层秘密会议。博卡雷顿实验室主任洛威提议向雅达利公司购买微型电脑，这令弗兰克·卡利大发雷霆。弗兰克·卡利认为，这是他有生以来听到过的最荒唐的建议。为了让IBM也拥有“苹果电脑”，他下令在博卡雷顿建立一个精干的小组，不受公司传统的约束，一年内开发出自己的机器。弗兰克·卡利强调说：“今后，若有人问到如何让大象跳踢踏舞，我们的回答就是‘国际象棋’。”
