Nel 1963 Don Buchla realizza il suo primo sistema basato sul controllo di tensione per il San Francisco Tape Music Center (SFTMC).

L'anno seguente inizia la produzione commerciale da parte della Buchla & Associates di Berkeley.

Le tastiere metalliche sensibili al tocco, che contraddistinguono la maggior parte dei Sistemi Buchla, funzionano rilevando la variazione di capacità che si crea quando un tasto viene toccato dal dito.

In tal modo viene fornita una misura diretta e riproducibile della pressione, trasformata in tensione, che può essere utilizzata per il controllo di diversi aspetti del suono.

Le interconnessioni fra i moduli vengono realizzate tramite cavi colorati utilizzando inoltre quasi unico fra i sintetizzatori, due tipi di connettori per distinguere i segnali audio da quelli di controllo.

Buchla ha sviluppato la Serie 100 fra il 1962 e il 1970; la Serie 200 a partire dal 1971; la Serie 500 fra il 1971 e il 1975; la Serie 300 fra il 1975 e il 1982; ha inoltre iniziato la realizzazione di Music Easel (1974), Touché (1980) e Buchla 400 (1982).

E stato fra i primi a introdurre il sequencer, modulo che ha contribuito a una evoluzione dei sintetizzatori nella direzione del controllo digitale.

A partire dal 1970 i sintetizzatori Buchla includono elementi digitali come ad esempio il modello 312 in cui un microelaboratore consente l'editing del percorso del segnale audio fra i vari moduli e controlla il missaggio del suono.

Il lungo periodo di familiarizzazione generalmente richiesto dagli strumenti di Buchla ha reso i suoi sintetizzatori meno popolari di altri nel mondo della musica rock.

Infatti il principale compositore che ha utilizzato quelli che Buchla preferisce chiamare "Sistemi modulari perla musica elettronica" è Morton Subotnick, uno dei fondatori del SFTMC, lavorando prevalentemente in studio con produzioni orientate al mercato discografico.