أنظمة التشغيل هي البرامج الأساسية التي تدير وتشغل أجهزة الحاسوب. تتمثل مهمة أنظمة التشغيل في إدارة الموارد الحاسوبية مثل المعالج والذاكرة والقرص الصلب والشاشة والطابعة والماوس والكيبورد والأجهزة الأخرى، وكذلك إدارة البرامج والتطبيقات التي يستخدمها المستخدم.
تتم تصميم أنظمة التشغيل بشكل متعدد الطبقات، حيث تتألف من النواة (kernel) والطبقة الوسيطة (middleware) والطبقة العليا (user interface). النواة هي الجزء الأساسي من النظام الذي يدير الموارد الحاسوبية ويوفر واجهات البرمجة التطبيقية (API) للطبقة الوسيطة والطبقة العليا. الطبقة الوسيطة توفر مكتبات البرمجة والخدمات التي يحتاجها المطورون لإنشاء تطبيقاتهم، بينما الطبقة العليا توفر واجهة المستخدم الرسومية والتطبيقات المختلفة التي يستخدمها المستخدمون.
يتم تنظيم أنظمة التشغيل في أجهزة الحاسوب بشكل متناغم مع الأجهزة الأخرى في الحاسوب. يتم تحميل النظام عند بدء تشغيل الحاسوب، ويتم تحميل البرامج والتطبيقات الأخرى عند الحاجة إليها. يتم تخزين البيانات والملفات في القرص الصلب، ويتم الوصول إليها من خلال واجهات النظام.
يوفر نظام التشغيل واجهة بسيطة للمستخدم للتفاعل مع الحاسوب، وتشمل هذه الواجهة الرسومية والأوامر النصية. كما يتيح نظام التشغيل أيضاً إمكانية تخصيص الإعدادات والتفضيلات وتنصيب برامج إضافية والتعامل مع ملفات النظام والبيانات المهمة.