1945年6月，冯•诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念(Stored Program Concept)，这是所有现代电子计算机的范式，称为冯• 诺依曼体系结构。按照该结构建造的计算机称为存储程序计算机(Stored Program Computer)，又称为通用计算机。有时也把冯• 诺依曼体系结构称为冯• 诺依曼体计算机，也称为普林斯顿结构。
冯•诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，具有以下几个主要特点：
·用二进制表示数据和指令；
·指令和数据存储在内部存储器中，按顺序自动依次执行指令；
·由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统；
·由控制器来控制程序和数据的存取及程序的执行；
·以运算器为核心。
冯•诺依曼计算机有三个关键点，一是采用二进制，二是存储程序的思想，三是逻辑上把计算机分为五大部分。采用二进制的原因是，数制中二进制是最简单的，最易用电路来实现存储和运算。如果采用十进制，在早期制造计算机时，几乎是不可能实现的事情。
冯•诺依曼体系结构广泛用于数据处理的各个领域。至今为止，绝大多数计算机遵循冯•诺依曼计算机的基本结构，即使有一些改进，也没有革命性的变化。
冯•诺依曼体系结构影响了计算机语言的语义和运行方式，早期的高级程序设计语言，例如BASIC语言、Fortran语言、ALGOL语言、COBOL语言和Pascal语言等，都明显具有语句顺序执行的特征，并且计算机语言程序中的变量代表的是存储空间，而并非数学意义上的变量。这种语言的特征，也限制了高级程序设计语言解决现实问题的能力，要解决一个实际问题，往往需要编写很长的程序，花费大量的时间用于程序的调试和测试，软件开发的成本比较高，这种状况，只有面向对象的方法和程序设计语言出现之后才得到改观。
冯•诺依曼体系结构也存在一些局限性，指令和数据共享同一存储的方式，使得数据传送受到一定的制约，影响指令运行的速度，并且难以实现并行处理。
哈弗结构则与冯•诺依曼体系结构略微不同，也是比较常见的一种计算机体系结构。哈弗结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储结构，解决了访问冲突问题。两个存储器有四组总线：程序的数据总线和地址总线，数据的数据总线和地址总线。这使得取指令和取数据能够并行执行，提高了程序的执行速度。许多计算，例如多数据的流水线处理和DSP处理等，采用哈弗结构都能够提高数据处理速度。超大规模集成电路技术的进步，使得实现哈弗结构变得十分容易。由于哈弗结构具有较高的指令执行效率，不少CPU芯片采用哈弗结构。例如Microchip公司的PIC系列芯片，Zilog公司的Z8系列芯片，ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11芯片等。
1957年2月8日，冯•诺依曼因患癌症去世，终年54岁。冯•诺依曼一生在诸多科学领域做出了卓越的贡献，所获得的荣誉遍及方方面面，人们尊称冯•诺依曼为现代计算机之父。