Hệ điều hành cung cấp kết nối giữa phần cứng cơ bản của máy tính, thiết bị ngoại vi và người dùng. Nó cũng tạo ra một nền tảng phát triển nhất quán cho các lập trình viên. Máy tính ở mọi kích cỡ, từ điện thoại di động đến siêu máy tính, đều cần hệ điều hành để hoạt động.
Hầu hết các máy tính đều có bộ xử lý, thực hiện các phép tính và xử lý thông tin, bộ nhớ lưu thông tin chương trình và ổ đĩa để lưu trữ các chương trình và dữ liệu. Các thiết bị này cần một hệ điều hành để hoạt động cùng nhau. Ví dụ: RAM máy tính dựa vào hệ điều hành để xác định vị trí lưu giữ thông tin.
Hệ điều hành cũng quản lý các thiết bị bên ngoài. Hệ điều hành thường đi kèm với trình điều khiển cho chip và card đồ họa, âm thanh và chúng thường hỗ trợ bàn phím, chuột và các thiết bị đầu vào khác. Các thiết bị khác, chẳng hạn như máy in và máy quét, thường cần trình điều khiển của bên thứ ba để hoạt động. Hầu hết các hệ điều hành đều cung cấp giao diện trình điều khiển để dễ dàng quá trình phát triển trình điều khiển phần cứng.
Các lập trình viên dựa vào tính trừu tượng do hệ điều hành cung cấp để làm cho việc phát triển trở nên đơn giản hơn. Thay vì phải làm việc trực tiếp với bàn phím hoặc chuột, các lập trình viên sử dụng các tín hiệu do hệ điều hành cung cấp. Thay vì phải tạo một hệ thống cửa sổ đồ họa để hiển thị thông tin, các lập trình viên có thể gửi các lệnh tương đối đơn giản đến hệ điều hành, hệ điều hành xử lý phần lớn công việc. Sự trừu tượng này thường cho phép các nhà phát triển nhắm mục tiêu đến nhiều hệ điều hành với một cơ sở mã duy nhất trong khi chỉ thực hiện các chỉnh sửa nhỏ dành riêng cho hệ thống.
