Les portes logiques sont les éléments de base de tous les circuits numériques. Elles réalisent des opérations très simples sur des informations codées en 0 et en 1. En combinant un très grand nombre de portes logiques, il est possible de construire des calculatrices, des mémoires, des microcontrôleurs et les processeurs des ordinateurs.

Une porte logique reçoit une ou plusieurs entrées, effectue une opération, puis produit une sortie. Selon les valeurs reçues, la sortie prend à son tour la valeur 0 ou 1. Chaque porte applique toujours la même règle, ce qui permet aux circuits numériques de prendre des décisions de manière très rapide et parfaitement prévisible.

La porte la plus simple est la porte NON (NOT). Elle inverse l'état de son entrée : si l'entrée vaut 1, la sortie vaut 0 ; si l'entrée vaut 0, la sortie vaut 1.

Les portes ET (AND) et OU (OR) possèdent généralement deux entrées. La porte ET ne produit un 1 que si les deux entrées valent 1. La porte OU produit un 1 dès qu'au moins une des deux entrées vaut 1.

Une autre porte très utilisée est la porte OU exclusif (XOR). Elle produit un 1 lorsque les deux entrées sont différentes, mais un 0 lorsqu'elles sont identiques. Cette propriété est très utile pour comparer des informations ou effectuer certaines opérations de calcul.

Ces règles sont souvent résumées dans des tables de vérité, qui indiquent la sortie obtenue pour toutes les combinaisons possibles des entrées.

Exemple : imaginons une alarme équipée de deux détecteurs, l'un sur la porte et l'autre sur une fenêtre. Si l'on souhaite que l'alarme se déclenche dès qu'un des deux détecteurs est activé, on utilise une porte OU. Si l'on veut qu'elle se déclenche seulement lorsque les deux détecteurs sont activés en même temps, on utilise une porte ET.

À l'intérieur des circuits intégrés, chaque porte logique est construite à partir de plusieurs transistors. Un processeur moderne contient ainsi des milliards de transistors qui forment eux-mêmes des milliards de portes logiques capables d'effectuer des milliards d'opérations chaque seconde.

Les portes logiques sont les véritables « briques » de l'informatique. Toutes les opérations réalisées par un ordinateur, depuis un simple calcul jusqu'à l'affichage d'une vidéo ou l'exécution d'un jeu, sont finalement décomposées en une immense succession d'opérations logiques réalisées par ces portes.