Vilket medium som helst som effektivt kan representera ett kontinuerligt datatillstånd kan tjäna som bas för en analog dator. De tidigaste exemplen på analoga datorer var mekaniska datorer, som använder rörliga delar och växlar. Hydrauliska datorer och elektriska datorer utvecklades senare. På senare år har analoga beräkningsprinciper modellerats med hjälp av optiska datorer och har legat till grund för några framväxande implementeringar av kvantberäkning.
En analog dator använder något medium för att representera tillstånden för diskreta variabler. Till skillnad från digitala datorer, som omvandlar variabler till en serie tal, arbetar analoga datorer med variabler direkt. De transformerar och utför operationer på variabler med hjälp av mekaniska, elektriska eller andra processer för att direkt ändra tillståndet hos media som representerar variabeln.
Mekaniska analoga datorer har en gammal historia. Antikythera-mekanismen, en produkt av det ptolemaiska Egypten, modellerade rörelserna av föremål som var synliga på himlen med hjälp av en komplicerad serie kugghjul. Orreries fyllde en liknande funktion i tidigmodern tid. Mycket mer avancerade mekaniska analoga datorer användes under första och andra världskriget för att koda och avkoda data samt för att hjälpa till att sikta stora artilleripjäser.
Hydrauliska datorer modellerar data med hjälp av flödet av vätska snarare än rörelsen av mekaniska delar. De kanske tidigaste exemplen är vattenklockorna som användes under medeltiden. Dessa använde vattnets jämna flöde och tryck för att exakt mäta tidens gång. Mer moderna hydrauliska analoga datorer använder flödet av olika vätskor genom slutna system för att modellera data.
Elektriska analoga datorer använder en av flera egenskaper hos elektricitet för att representera och manipulera data. De vanligaste varianterna har historiskt använt spänning för detta ändamål. Den här typen av analog dator är ganska kraftfull och kunde överträffa tidiga digitala datorer när de utförde vissa funktioner, men var mindre mångsidig, eftersom varje nytt program vanligtvis krävde fysisk modifiering av ledningar och kretsar.
Analog beräkning kan också utföras av optiska datorer. Dessa datorer kodar information i ljusets olika egenskaper och processdata genom att agera direkt på den informationen. Denna typ av beräkning kan utföra vissa uppgifter, framför allt bildanalys, med stor effektivitet.
Flertillståndskaraktären hos analog datoranvändning används också i utvecklingen av den första generationen kvantdatorer. Kvantdatorer kan struktureras för att dra fördel av den naturliga likheten mellan vissa typer av fysiska strukturer och den underliggande matematiska strukturen för vissa problem som tas upp av kvantmekaniken. När kvantberäkningar växer fram från sin linda, är denna typ av dator benägen att bli vanligare och viktigare.