A terceira geração começa com a substituição dos transistores pela tecnologia de circuitos integrados - transistores e outros componentes eletrônicos miniaturizados e montados num único chip - que já calculava em nanossegundos (bilionésimos).

O evento considerado precursor da terceira geração é o anúncio em 7 de abril de 1964 da família criada por Gene Amdahl, chamada System/360, o IBM 360, com seis modelos básicos e várias opções de expansão que realizava mais de 2 milhões de adições por segundo e cerca de 500 mil multiplicações.

Esse fato tornou seus antecessores totalmente obsoletos e possibilitou à IBM comercializar bem mais 30.000 sistemas.

Os primeiros CIs eram baseados em circuitos de integração em pequena escala (SSI), que tinham cerca de 10 dispositivos por circuito (ou "chip"), e evoluíram para circuitos de integração de média escala (MSI) circuitos, que tinham até 100 dispositivos por fatia de material semicondutor.

Surgiram os circuitos impressos de multicamadas e a memória de núcleos de ferrite foi substituída por memórias mais rápidas em estado sólido.

Os projetistas de computador começaram a se aproveitar do paralelismo usando unidades funcionais múltiplas, sobrepondo operações da CPU com as de Entrada/Saída (I/O), e empregando técnicas de pipeline (paralelismo interno) tanto para o fluxo de instruções como para para o de dados.