Ensimmäiset supertietokoneet käyttivät elektronisen ohjelmoinnin ja numeeristen tapahtumien peruskäsitettä tietojen käsittelyyn. Käyttämällä skalaarista käsittelytekniikkaa varhaiset mallit olivat hyvin yksinkertaisia nykyaikaisten standardien mukaan. Jokainen tietokone pystyi käsittelemään vain yhtä tietokohtaa kerrallaan käyttämällä joko integroitujen tietotyyppien käsitettä tai liukulukuarvoja. Tietotekniikan metodologian sisältämät integroidut tietotyypit edustavat matemaattisten kokonaislukujen rajallista osajoukkoa prosessin muodostamiseksi. Liukulukumenetelmä on järjestelmä, jossa bittijono edustaa järkevää lukua.
Jotkut muut ensimmäiset supertietokoneet käyttivät kuitenkin vektoriprosessoreita tietojen käsittelyyn. Tämä uusi keskusyksikkö (CPU) mahdollisti käyttäjien suorittaa useita matemaattisia yhtälöitä samanaikaisesti. Pohjimmiltaan se pystyi toteuttamaan skalaarisen käsittelymenetelmän paljon kehittyneemmällä tasolla. Tämä tekniikka oli erittäin sopeutunut tieteelliseen tietojenkäsittelyyn koko 1980 -luvun, mutta se katosi parempien suorittimien ja rinnakkaiskäsittelyn myötä. Tuhansia suorittimia hyödyntävästä rinnakkaiskäsittelystä tuli modernien supertietokoneiden perusta.
Vaikka huoneen kokoiset tietokoneet olivat olleet olemassa 1940 -luvulta lähtien, vasta 1960 -luvulla tutkijat alkoivat hyödyntää täysin suunnittelun käsitettä ensimmäisten supertietokoneiden kehittämisessä. Ensimmäinen tiedemies, joka kehitti ensimmäiset supertietokoneet, oli Seymour Cray Control Data Corporationissa. Rakennettuaan useita malleja hän jätti yrityksen vuonna 1980 perustaakseen Cray Researchin, riippumattoman suunnitteluyrityksen. Hänen suunnittelemansa supertietokoneet hallitsivat markkinoita useita vuosia ennen supertietokoneiden markkinoiden massiivista kaatumista 1990 -luvulla ja hänen kuolemaansa vuonna 1996.
Cray-1 ™ -järjestelmää pidettiin ensimmäisenä supertietokoneena, ja se asennettiin vuonna 1976 Los Alamosin kansalliseen laboratorioon. Tuolloin sen nopeus oli maailmanennätys 160 miljoonaa operaatiota sekunnissa, joka tunnetaan myös nimellä megaflops. Se sisälsi vain 8 megatavua muistia. Kuitenkin yksi suurimmista edistysaskelista, jotka tekivät tietokoneesta kestävän ja tehokkaan, oli sen muotoilu, jossa käytettiin enintään 1.22 metrin pituisia johtoja. Lisäksi jäähdytysjärjestelmässä käytettiin freonia, joka esti ylikuumenemisen.
Vähän myöhemmin Euroopan keskitason sääennusteiden keskus (ECMWF) hankki seuraavan sukupolven supertietokoneen Cray 1-A ™. Tämä oli varustettu järjestelmällä, joka mahdollisti 10 päivän ennusteen käsittelyn viidessä tunnissa. Ennen tätä supertietokonetta ECMWF: n käyttämä järjestelmä kesti 12 päivää saman pituisen ennusteen käsittelemiseksi. Tämän asennuksen myötä supertietokoneen aikakausi päätyökaluna juurtui ensin ja muutti maailman ikuisesti.