עם שובו לקיימברידג' תכנן טיורינג, וגם בנה באופן חלקי, מכונה אחרת, שבאמצעות הנעה של גלגלי שיניים יצרה סדרות פורייה (Fourier series) שהיו קירובים לפונקצית-זטא של רימן. המכונה נועדה לקצר את החיפוש המייגע של מקומותיהם האפשריים של האפסים – נושא ההשערה של רימן, אולי הבעיה הבלתי-פתורה החשובה ביותר במתמטיקה. אולם בינתיים נודע, כנראה ממקורות בקולג' שלו בקיימברידג', שטיורינג מתעניין בקריפטוגרפיה – תורת ההצפנה. אחת היא מה היו האמצעים המוסריים והמעשיים – הנה קרה נס רציונלי, ואיש המנותק מענייני העולם מצא שימוש מושלם למחקריו בלב המשבר העולמי. בספטמבר 1938 טיורינג התחיל לעבוד במשרה חלקית על בעיה יוצאת דופן שהמודיעין הבריטי נתקל בה : מכונת ההצפנה הגרמנית אניגמה (Enigma). ההתקדמות במשימה הזאת היתה תלויה תחילתה בעבודתם של המתמטיקאים הפולנים, שהוענקה לבריטניה לאחר שבריטניה נתנה ביולי 1939 ערובות לשלומה של פולין. אחרי שהיטלר, שכבש את פולין, הראה בדיוק כמה הערובות האלה שוות, התחיל טיורינג לעבוד במשרה מלאה בבלצ'לי פארק (Bletchley Park), המקום שבו ישב בזמן המלחמה המוסד הבריטי לניתוח צפנים.

לטיורינג היתה השפעה מהותית על מהלך המלחמה. בקיצור : (1) ב- 1939, כשהיה נדמה שאניגמה אינה ניתנת לפיצוח, הוא חקר את הגרסה ששימשה את הצי הגרמני, ומצא פתרון. הוא עצמו אמר שהוא נענה לאתגר מפני "שאף אחד חוץ ממני לא עשה שום דבר בעניין, ויכולתי לעבוד על זה לבד." קריאת השדרים לצוללות ומהן, שנעשה הודות להנחייתו של טיורינג, היתה כנראה הדבר החיוני ביותר שנעשה בבלצ'לי פארק.  (2) המכונה (ה- Bombe), שמילאה תפקיד מרכזי בניתוח כל שדרי אניגמה, היתה רעיון לוגי שהדהדו בו, באופן מפתיע, צלילים מן הדיון עם הפילוסוף ויטגנשטיין : הרעיון הסתמך על תזרים של השתמעויות לוגיות מהשערה שקרית.(3) טיורינג יצר תורת אינפורמציה וסטטיסטיקה שהפכה את ניתוח ההצפנה לנושא מדעי; הוא היה היועץ הראשי ואיש הקשר הבכיר עם הצוות האמריקאי של המנתחים.