Надежнее всего была защищена связь на немецком военном флоте, где машины «Энигма» применялись особенно хитроумно, а работа с ними была построена необычайно строго. К началу 1941 года растущий немецкий подводный флот сеял смерть и разрушение среди британских кораблей – он топил около 60 кораблей в месяц. Британия, в отличие от Германии, была экономически крайне зависима от морских путей. Нужно было срочно придумать какую-то стратегию противодействия, иначе Британским островам грозил голод, а в итоге и капитуляция. Когда Тьюринг прибыл в Блетчли-парк, никаких работ по взлому военно-морской «Энигмы» не велось, поскольку многие считали, что расшифровать этот код в принципе невозможно. Более того, говорят, что в возможность взлома «Энигмы» верили всего два человека – Фрэнк Бёрч, глава отделения военно-морской разведки в Блетчли, который считал, что ее все равно придется взломать, и Алан Тьюринг, поскольку это была интересная задача.
Тьюринг взялся за изучение военно-морской «Энигмы» и вскоре выявил слабое место. Зашифрованные военно-морские сообщения часто содержали стандартные фрагменты-формулы вроде
В удачные дни «Бомба» получала ключ к сегодняшнему шифру «Энигмы» меньше чем за час, и к 1941 году заработали уже восемнадцать «Бомб». Когда переговоры военно-морского флота фашистской Германии перестали быть тайной, британцы получили возможность точно выявлять местоположение подводных лодок, уводить от них караваны судов, а затем переходить в наступление и отправлять эсминцы, чтобы топить вражеские субмарины. Но даже когда расстановка сил в Битве за Атлантику изменилась, верховное командование войск Германии отказывалось верить, что «Энигму» удалось взломать, и подозревало шпионаж и измену.
По мере развития «Энигмы» Тьюринг изобретал новые методы борьбы с ней. В Блетчли его прозвали Профом, и он славился безобидными чудачествами – например, пристегивал свою кружку цепочкой к батарее отопления и надевал противогаз, когда ездил на работу на велосипеде (так он боролся с сенной лихорадкой). Коллеги знали его как приветливого, общительного гения, который всегда был готов объяснить свои соображения, и он особенно подружился с одной своей сотрудницей, с которой они играли, по его словам, в «сонные шахматы» после того, как вместе работали над дешифровкой кодов в ночную смену. Тьюринг убедил себя, что влюблен, сделал предложение, которое было с радостью принято, несмотря на то, что он признался невесте в «гомосексуальных склонностях». Но затем Тьюринг решил, что из этого ничего не выйдет, и разорвал помолвку. По всей видимости, это был единственный раз за всю жизнь, когда он задумался о гетеросексуальных отношениях.
К 1942 году Тьюринг решил большинство теоретических задач, которые ставила «Энигма». Поскольку теперь и США были готовы бросить на дешифровку кодов огромные ресурсы, Тьюринга командировали в Вашингтон, где он помог американцам создать собственную «Бомбу» и начать отслеживать сообщения «Энигмы». Затем Тьюринг отправился в Нью-Йорк, где его привлекли к работе над другим сверхсекретным проектом по дешифровке речи в Лабораториях Белла, которые тогда располагались в Гринвич-Виллидж, неподалеку от пирсов на реке Гудзон. Во время работы в Лабораториях Тьюринга начал занимать вопрос, которому была посвящена вся его послевоенная деятельность: можно ли создать искусственный мозг? Как-то раз Тьюринг поверг в ступор всю администрацию Лабораторий, заявив своим громким, пронзительным голосом: «Создание мощного мозга меня не интересует. Мне достаточно создать всего лишь посредственный мозг, примерно как у президента Американской телефонно-телеграфной компании».