Estas máquinas, son en esencia máquinas traductoras, ya que dada una palabra en la entrada generan otra palabra en la salida.
Por lo expuesto en el párrafo anterior,  para poder producir la correspondiente transformación estas máquinas deberán estar compuestas por: 
•    Dos cintas asociadas, una que permita alojar una cadena de símbolos a la entrada, que serán leídos  uno por vez, y otra cinta que permita registrar las salidas que se irán produciendo en la ejecución de la máquina.
•    Deberán contener un conjunto finito de estados, los que son capaces de memorizar, en cada momento la parte de la palabra de entrada leída en ese instante de tiempo, cambiar de estado y producir una salida.

Es importante resaltar que en un determinado intervalo de tiempo, las máquinas secuenciales  realizarán tres acciones que serán indivisibles (consideradas como una unidad), las cuales son: 

1. Realizan una lectura sobre la cinta de entrada.

2. Cambiar de estado.

3. Grabar un símbolo en la cinta de salida

    Otro característica importante a destacar sobre este tipo de máquinas, es que no disponen de un estado inicial previsto, por lo tanto en el momento de comenzar su funcionamiento podrán hacerlo desde cualquiera de sus estados, produciendo eventualmente salidas diferentes. 

2.5.1. Máquina de Mealy (ME)

Esta máquina la simbolizaremos con ME, y quedará formalmente definida mediante una quíntupla como sigue:

ME = { ,, Q, f, g}

Interpretación

La máquina de Mealy permanece en un cierto estado mientras no recibe ningún estímulo del exterior. Cuando recibe un símbolo del exterior (Perteneciente al conjunto de símbolos de entrada) realiza otras dos acciones en forma simultánea:

1-    Transita a otro estado (que puede ser el mismo en el que está pero igual se produce el transito) . De acuerdo con la función de transición f
2-    Emite un símbolo a la salida (símbolo que pertenece al conjunto de símbolos de salida). de acuerdo con la función de salida

Estas tres acciones: lectura de un símbolo desde exterior (cinta de Entrada), Transición de estado, y Grabado  (Cinta de Salida), serán indivisibles dentro de un intervalo de tiempo. 

De esta manera al  transitar desde un intervalo de tiempo discreto i hasta i+1 la máquina realizará:

Si analizamos esta máquina en relación a la máquina de Mealy, notamos que la diferencia que existe entre ambas radica solo en como se comporta la función de salida q

Ejemplo:

Describiremos una máquina de Moore, que resuelve el mismo ejercicio resuelto por la Máquina de Mealy anterior.

La máquina nos queda:

MO = ({0,1}, {p,i}, {q₀,q₁}, f, g)

Descripción explícita de la funciones f y g

Tablas de doble entrada:

Función Transición  f 

     Grafo:
                      
Resultado de ejecución

De igual manera que en el ejemplo de Mealy probaremos el funcionamiento de la máquina de Moore sobre las mismas cadenas:

a)    Que salida le corresponderá a una entrada  ₁ = 0100 , comenzando la ejecución de la máquina por el estado q₀.
La salida producida para la entrada  ₁, será :  piii
b)    Que salida le corresponderá a una entrada  ₂ = 1011100 , comenzando la ejecución de la máquina por el estado q₀.
La salida producida para la entrada  ₂, será :  iipippp

2.5.3. Comparación de representación entre Máquinas Mealy y Moore

Con respecto a la ejecución de ambas máquinas de acuerdo a los ejemplos anteriormente resueltos, notamos que para las mismas cadenas de entrada, y comenzando por el mismo estado, se obtendrán las mismas salidas.
Las diferencias que se observan, con respecto a las diferentes formas de representación entre las máquinas  radican fundamentalmente en las diferencias que tienen ambas máquinas en la constitución de la función de salida g.
Ahora si analizamos las diferentes formas de representación de las funciones f y g notamos lo siguiente:

2.5.4. Equivalencia entre Máquinas de Mealy y Máquina de Moore

Las funciones de salidas de ambas máquinas se representan como sigue:

Por lo tanto las salidas correspondientes en un determinado tiempo i se obtendrán de la siguiente manera:

Básicamente la diferencia entre ambas máquinas está dada en la respuesta que producen ambas máquinas secuenciales.
En la máquina de Mealy se dice que la respuesta es inmediata ya que la salida la produce en forma directa después de recibir la entrada. Mientras que en la máquina de Moore, la respuesta  solo depende del estado en que se encontrará la máquina después de realizar cada transición.
De acuerdo a lo expresado anteriormente, se puede demostrar  que la salida en una máquina de Moore, experimenta un retardo de tiempo respecto de su entrada. Esta apreciación es razonable, ya que la respuesta depende solo del estado al que transitará la máquina pero esta transición se deberá a la entrada anterior que dio origen al estado en el cuál se encuentra la máquina.
En Moore: En un determinado intervalo de tiempo i la máquina se encuentra en un determinado estado qi, y recibe un símbolo ei  y se producirá una transición de estado y una salida como sigue:
f ( q_i , e_i ) = q _i+1
g ( q_i ) = s_i

pero para haber estado en el estado q_i que produjo la salida s_i debió en un intervalo de tiempo anterior haber recibido una entrada que lo llevo a este estado.

f ( qi-1 , ei-1 ) = q _i
g ( q_i ) =  g (f ( q_i-1 , e_i-1 )) =  s_i

En donde se evidencia que la salida    s_i    en la máquina de Moore en un intervalo i depende en forma directa de la entrada    e_i-1

2.5.5. Conversión de Máquinas Secuenciales

Toda máquina de Mealy se puede transformar en una máquina  de Moore y viceversa. Los procedimientos serán los que siguen.

2.5.5.1. De Mealy a Moore:

Dada la Máquina de Mealy:

ME = {, , Q, f, g}      Construiremos La Máquina de Moore

M0 = {, , Q´, f´, g´} de la siguiente manera.

En donde por cada combinación de estado/entrada :

f ( q , a ) = p
g ( q , a ) = b         ( con q,p  Q  ;  a    ; b   )

Se crea:
1)      Un estado:   p^b   Q´  , al que le corresponderá la siguiente función salida:

2)      Una transición:  f´( q^s , a ) =  p^b  ,   para cada estado q^s   ,  s   

 
Si a un determinado estado q  Q no llegase ninguna transición, se creará un nodo etiquetado con q .

Ejemplo: 

Dada la máquina de Mealy

ME₁ = ({0 , 1}, {a , b}, { r,  s_,  t }, f, g)

Su grafo:

y la salida que corresponde a una entrada  = 00011001 comenzando en el estado r será :  aaabaaab

Ahora comenzaremos el proceso de conversión a una máquina de Moore equivalente:

MO₁ = ({0 , 1}, {a , b}, Q´, f´, g´)

donde: 

f(r, 0) = r  ,    g(r, 0) = a   Entonces:

                        r^a   Q’ ;   g´( r^a)  =  a  ;  f´( r^a , 0 ) =  r^a  ;  f´( r^b , 0 ) =  r^a 

f(r, 1) = t  ,    g(r, 1) = b   Entonces:

                        t^b   Q’ ;   g´( t^b)  =  b  ;  f´( r^a , 1 ) =  t^b ;  f´( r^b , 1 ) =  t^b 

f(s, 0) = r  ,    g(s, 0) = a   Entonces :

                        r^a   Q’ ;   g´( r^a)  =  a  ;  f´( s^a , 0 ) =  r^a ;  f´( s^b , 0 ) =  r^a 

f(s, 1) = s  ,    g(s, 1) = b   Entonces:

                        s^b   Q’ ;   g´( s^b)  =  b  ;  f´( s^a , 1 ) =  s^b ;  f´( s^b , 1 ) =  s^b 

f(t, 0) = r  ,    g(t, 0) = b   Entonces:

                        r^b   Q’ ;   g´( r^b ) =  b  ;  f´( t^a , 0 ) =  r^b ;  f´( t^b , 0 ) =  r^b 

f(t, 1) = s  ,    g(t, 1) = a   Entonces:

                        s^a  Q’ ;   g´( s^a)  =  a  ;  f´( t^a , 1 ) =  s^a ;  f´( t^b , 1 ) =  s^a 

Nos quedará entonces:   Q´ =  { r^a  , t^b , s^b , r^b , s^a },vemos entonces que el estado t^a ,nunca ha sido creado, por lo tanto se anularán todas las transiciones correspondientes a dicho estado.

Y el grafo correspondiente a la máquina quedará:

Si ahora, analizamos el comportamiento de esta máquina de moore, para la misma cadena aceptada por la máquina de mealy equivalente vemos lo siguiente. Para determinar por cual estado debemos comenzar lo haremos por aquellos estados que participaron en el misto estado r de la máquina de mealy, estos estados serán (r^a  y r^b  )

Donde se evidencia que la máquina de Moore responde de igual manera que la Máquina de Mealy

2.5.5.1. De Moore a Mealy :

Dada la Máquina de Moore:

MO = {, , Q, f, g}      Construiremos La Máquina de Mealy

ME = {, , Q, f, g´}     de la siguiente manera.

En donde por cada transición y salida en el que se cumpla :

f ( q , a ) = p

g ( q ) = b         ( con q, p Q  ;  a    _{; b}   )

Se define:
                        g´( q , a ) = b

Ejemplo:

Dada la máquina de Moore

 MO₂ = ({0 , 1}, {a , b}, { r,  s }, f, g)

Grafo:

y la salida que corresponde a una entrada  = 00100111 comenzando en el estado r será :  aaabaaab

Ahora comenzaremos el proceso de conversión para obtener a una máquina de Mealy equivalente:

 ME₂ = ({0 , 1}, {a , b}, Q, f, g´)

donde:

f ( r , 0 ) =  r  ;   g ( r ) =  a  ;   Por lo tanto  g’ ( r , 0 ) = a  ;

f ( r , 1 ) =  s  ;   g ( s ) =  b  ;   Por lo tanto  g’ ( r , 1 ) = b  ;

f ( s , 0 ) =  s  ;   g ( s ) =  b  ;   Por lo tanto  g’ ( r , 0 ) = b  ;

f ( s , 1 ) =  r  ;   g ( r ) =  a  ;   Por lo tanto  g’ ( r , 1 ) = a  ;

por lo tanto las funciones f y g´ quedarán:

y la salida que corresponde a una entrada a = 00100111 comenzando en el estado r será :  aaabaaab

igual que en la máquina de Moore equivalente.