Азарт добавляло сознание того, что в этих "шахматах" роли фигур и пешек выполняли бомбардировщики Люфтваффе и немецкие подводные лодки, начинавшие позиционную войну в Атлантике, с одной стороны, и королевские ВВС и конвои союзников — с другой. Война на интеллектуальном поле шла по всем правилам, с поочередным нанесением ударов, обманными маневрами и ловушками, требующими для своего раскрытия самого бесценного — времени. Не нужно объяснять, что "читаемость" радиограмм противника во многом определяла успех боевых действий — особенно в воздухе и на море. За научным приоритетом стояли человеческие жизни.
Особенность немецкой системы шифрования при помощи "Энигмы" заключалась в том, что даже обладание образцом самой машины не обеспечивало расшифровки. Основным узлом "Энигмы" являлся набор барабанов, образующих огромное количество возможных комбинаций, что давало немецким специалистам возможность длительное время считать такой метод кодирования принципиально не поддающимся расшифровке даже при захвате самого устройства или восстановлении его из обломков на месте падения сбитых самолетов.
Тьюринг испытывал небывалый эмоциональный подъем и удовлетворение от напряженной работы ума. Совместно со своими коллегами, среди которых было много талантливых ученых, он разрабатывает "Бомбу" (the Bombe) которая позволяет уже с середины 1940 года расшифровывать все кодированные сообщения Люфтваффе. Более сложный вариант "Энигмы", применявшийся в немецком военно-морском флоте, сопротивлялся дольше. Но с весны 1941-го и все шифровки, передававшиеся немецким подводным лодкам, стали "читаемыми" в Блечли. Помогло этому то, что 9 мая 1941-го три британских эсминца атаковали и заставили сдаться немецкую U-110. При этом "Энигма" и книги кодов были захвачены абордажной командой.
Прошло около года, прежде чем немцы поняли, что причиной провала многих операций является расшифровка "принципиально не читаемых" радиограмм. С 1 февраля 1942-го на "Энигмах" устанавливается четвертый барабан, на порядки увеличивающий количество возможных комбинаций. Но 30 октября 1942 года пять британских эсминцев в Средиземном море повреждают и захватывают U-559. При попытке обнаружить "Энигму" с четырьмя роторами на быстро погружающейся поврежденной лодке погибло два английских моряка. Однако англичане успели найти новую книгу кодов, которая и дала недостающие ключи. На этот раз Тьюринг не был непосредственно занят в очередном раунде "войны мозгов". С задачей успешно справились его ученики и коллеги, но на это потребовалось еще два месяца. В общей сложности союзники не имели возможности расшифровывать немецкие коды одиннадцать месяцев.
Тьюринг являлся руководителем группы, работавшей с "Энигмой" до 1943-го, и оставался главным консультантом позднее, хотя уже с ноября 1942-го и до марта 1943-го он находится в США, консультируя американских специалистов по вопросам декодирования. Его консультации и непосредственное участие в работе американских коллег в Дейтоне (Огайо) позволили наладить американцам производство "Бомб", аналогичных созданным в Блечли. В американских источниках этот период в его деятельности почти не отражен. Это вполне естественно, так как американцы создали свой миф о том, что именно их усилиями были раскрыты шифры "Энигмы". Факты драматической игры оставались секретными до 1996-го, хотя на этот сюжет написано несколько книг, поставлены пьеса и несколько кино- и телефильмов. В американском изложении во главу угла ставился не поединок умов, а крепкие американские парни, которым удалось захватить немецкую субмарину U-571 с секретным оборудованием, что нашло свое отражение в не очень достоверной экранизации. На самом деле, U-571, потопившая советский транспорт "Мария Ульянова" и несколько судов союзников, была сама потоплена австралийским самолетом в 1944-м вместе с кодами и "Энигмой". Позднее, в 1946 году, описывая роль американцев в декодировании, Тьюринг отметил, что они первоочередное значение придавали не творческой мысли, а механизации.
Однако в Англии роль Тьюринга была оценена по достоинству. О его работе был осведомлен сам Черчилль, и в 1945 году Тьюринг был награжден Орденом Британской Империи (O.B.E.) "за жизненно важный вклад в военные усилия".