Jednoduchý a víceúlohový provoz
Systém s jednou úlohou může v jednom okamžiku spustit pouze jeden program. Víceúlohový operační systém může současně spouštět více programů. Víceúlohový systém se provádí rozdělením procesorového času. Procesor věnuje každému programu kousek svého času.
Jednouživatelské a víceuživatelské
Jednouživatelské operační systémy nerozlišují mezi uživateli, ale mohou umožnit spuštění více programů současně. Víceuživatelský operační systém umožňuje interakci více uživatelů se systémem současně.
Distribuované
Distribuovaný operační systém spravuje skupinu různých počítačů a vytváří z nich dojem jednoho počítače. Distribuované výpočty se provádějí na více než jednom počítači.
Šablony
V kontextu operačního systému, distribuovaných a cloudových počítačů se šablonováním rozumí vytvoření jednoho virtuálního počítače jako hostovaného operačního systému a jeho následné uložení jako nástroje pro více běžících virtuálních počítačů. Tato technika je běžná ve velkých serverových skladech.
Vložené stránky
Vestavěné operační systémy jsou určeny k použití ve vestavěných počítačových systémech. Jsou určeny k provozu na malých zařízeních, jako jsou PDA, s menší autonomií a jsou schopny pracovat s omezeným počtem zdrojů. Příkladem vestavných operačních systémů jsou Windows CE a Minix 3.
V reálném čase
Operační systém reálného času zaručuje zpracování událostí nebo dat v určitém časovém okamžiku. Operační systém reálného času může být jedno- nebo víceúlohový, ale pokud je víceúlohový, používá specializované plánovací algoritmy, aby bylo dosaženo deterministického charakteru chování. Událostmi řízený systém přepíná mezi úlohami na základě jejich priorit nebo vnějších událostí, zatímco operační systémy s časovým rozdělením přepínají úlohy na základě přerušení hodin.
Knihovna
Knihovní operační systém je takový systém, ve kterém jsou služby, které poskytuje typický operační systém, například síťové služby, poskytovány ve formě knihoven a skládány s aplikačním a konfiguračním kódem tak, aby vzniklo unikernel: specializovaný obraz stroje s jediným adresovým prostorem, který lze nasadit do cloudových nebo vestavěných prostředí.