С сентября 1936 года по июль 1938 года Тьюринг работал под руководством Чёрча в Принстоне, Тьюринг поступил туда в качестве приглашённого студента-последипломника и остался, чтобы завершить свой докторат под началом Чёрча. Кроме занятий математикой, он изучал криптографию, а также конструировал электро-механический бинарный умножитель. В июне 1938 года он защитил докторскую диссертацию «Логические системы, основанные на ординалах», в которой была представлена идея сведения по Тьюрингу, заключающаяся в объединении машины Тьюринга с оракулом. Это позволяет исследовать проблемы, которые невозможно решить с помощью лишь машины Тьюринга.

Предложенная им в 1936 году абстрактная вычислительная «Машина Тьюринга», которую можно считать моделью компьютера общего назначения, позволила формализовать понятие алгоритма и до сих пор используется во множестве теоретических и практических исследований. Научные труды А. Тьюринга — общепризнанный вклад в основания информатики (и, в частности, — теории искусственного интеллекта).