Затем Тьюринг сосредоточился на изучении математики и криптологии на базе Института перспективных исследований в городе Принстоне, штат Нью-Джерси. После защиты докторской диссертации в Принстонском университете в 1938 году молодой ученый вернулся в Кембридж, где устроился на работу на неполный рабочий день в Центр правительственной связи – британскую правительственную организацию, которая работала над взломом шифров.

В начале 1950-х годов гомосексуализм в Соединенном Королевстве был незаконным, поэтому, когда Тьюринг признался в полиции, что у него были сексуальные отношения с преступником, 19-летним Арнольдом Мюрреем, ученого обвинили в грубой непристойности. После ареста Тьюринга вынудили выбирать между принудительным лечением гормональными препаратами для снижения либидо или тюремным заключением. Алан выбрал первое и вскоре подвергся химической кастрации посредством инъекций синтетического гормона эстрогена в течение года, что в конечном итоге сделало его импотентом.
В результате огласки сексуальной ориентации ученого ему запретили продолжать работу с криптографией в GCCS.

Вклад Тьюринга в процесс взлома кодов этим не ограничивается: Алан также написал две статьи о математических подходах к дешифровке кода, которые считаются стратегически важными активами Кодекса и школы Cypher (позже известной как штаб-квартира правительства). Центр правительственной связи только в апреле 2012 года опубликовал эти разработки в Национальном архиве Соединенного Королевства Великобритании.

К концу войны Тьюринг переехал в Лондон, где работал в Национальной физической лаборатории. Среди заметных вкладов Алана в науку за период работы там стоит отметить то, что Тьюринг руководил проектированием автоматического вычислительного механизма и, в конечном итоге, разработал новаторский план компьютера с соответствующими программными продуктами.

Хотя полная версия ACE не была разработана, ее концепцию использовали в виде модели технологические корпорации во всем мире еще несколько лет, оказывая влияние на дизайн английской Electric DEUCE и американской Bendix G-15, которые считаются первыми в мире персональными компьютерами.

Тьюринг определенное время еще занимал высокопоставленные должности в отделе математики и в вычислительной лаборатории университета в Манчестере. Впервые он занялся изучением проблемы искусственного интеллекта в статье 1950 года «Вычислительная техника и разведка» и предложил эксперимент, известный под названием «Тест Тьюринга» - попытку создать стандарт разработки разведывательной информации для технической отрасли. За последние десятилетия тест оказал заметное влияние на дискуссии по поводу искусственного интеллекта.

Тьюринг умер 7 июня 1954 года. Миссис Кристи (домработница Алана) приготовила хозяину завтрак и поднялась в спальню, чтобы позвать Тьюринга к столу, но обнаружила в постели бездыханное тело ученого, а на прикроватном столике лежало надкушенное яблоко. После посмертной экспертизы выяснилось, что причиной смерти было отравление цианидом.

Рядом с телом найдены остатки яблока, хотя в желудке не было обнаружено никаких частей яблока. Вскрытие показало «содержание жидкости в желудке, которая сильно пахла горьким миндалем, а также раствор цианида». В других органах также отмечался запах горького миндаля. Вскрытие показало, что причиной смерти стала асфиксия из-за отравления цианидом. Официальной версией объявлено самоубийство.

В июньской статье BBC профессор философии и эксперт по Тьюрингу Джек Коупленд утверждал, что смерть Тьюринга, возможно, стала случайностью: цианид в яблоках не содержится, ничто в записях последних дней Тьюринга не наталкивало на мысли о суициде, но у Алана дома хранился цианид для химических экспериментов.

Однако известна и другая версия. Когда Вторая мировая война закончилась, Тьюринг работал над дешифровкой советских шифров. Исследователи предполагают, что агенты КГБ инсценировали ограбление в квартире ученого и привели его в ловушку, в результате чего работы над расшифровками советских кодов остановились. А других ученых такого уровня, чтоб продолжить работу Тьюринга, в Великобритании тогда не было.