Occorre attendere il 1945 per vedere comparire la prima generazione di calcolatori automatici, quando vari professori universitari e studiosi inglesi e americani (tra cui von Neumann) riuscirono a costruire delle enormi macchine di calcolo usando delle valvole termoioniche.La programmazione era fatta esclusivamente in linguaggio macchina, ossia secondo codici binari direttamente eseguiti dal processore, spesso predisponendo una serie di spinotti inseriti su particolari schede adibite al controllo delle più elementari funzioni della macchina.Fino alla metà degli anni 50 l'unico progresso riguardò la possibilità di scrivere i programmi su schede perforate, che potevano essere lette direttamente dal calcolatore, anzi che usare gli spinotti.

A cambiare radicalmente la situazione intervenne l'introduzione dei transistor, che accrebbero 1' affidabilità dei calcolatori così da renderne possibile la commercializzazione.

Questi primi sistemi erano molto costosi (milioni di dollari) e potevano essere acquistati solo da grosse compagnie.I calcoli che dovevano essere eseguiti dal computer erano memorizzati in un job, che poteva essere un singolo programma o un insieme di programmi, scritto dal programmatore in Fortran o in Assembler e poi copiato su schede perforate e portato all'operatore che gestiva il calcolatore.

Quando il calcolatore aveva terminato il job il risultato veniva prelevato dalla stampante e consegnato al programmatore.

Dato l'elevato costo delle macchine per ottimizzare l'uso del calcolatore, venne adottata la soluzione dei cosiddetti sistemi batch o sistemi di elaborazione a lotti

Per risolvere tutti i problemi correlati ad una tale situazione, l'IBM (allora in una situazione pressoché monopolistica) introdusse il System/360, una serie di macchine che differivano solo per prezzo e prestazioni (si andava dal 1041 a macchine più potenti del 7094) con la stessa architettura e lo stesso set di istruzioni, quindi compatibili a livello software.

Il voluminoso sistema operativo che venne adottato, l'OS/360, era costituito da milioni di righe di codice assembler scritto da migliaia di programmatori e conteneva centinaia di errori, che rendevano necessarie versioni sempre nuove, con le quali si correggevano i vecchi e se ne introducevano di nuovi.

Nonostante le enormi dimensioni e gli errori, i sistemi operativi della terza generazione seppero soddisfare gli utenti, anche grazie all'introduzione di una nuova tecnica, la multiprogrammazione.

Nel 1974 la INTEL costruì la il microprocessore 8080 e Gary Kildall costruì un controllore per floppy disk che collegò all'8080 realizzando il primo microcalcolatore con disco e scrisse il sistema operativo basato su disco CP/M (Control Programm for Microcomputer).

Nel 1980 IBM progetta il PC IBM e chiede Bill Gates la licenza del suo interprete BASIC e un sistema operativo adatto. Gates suggerì di contattare la Digital Research, ma vista la difficoltà di contrattazione con Kildall, venne anche spronato da IBM a realizzare un nuovo OS. Microsoft acquistò allora il DOS(Disk Operatine System) da una piccola azienda e lo offrì con l'interprete BASIC alla IBM che accettò anche se fu praticamente costretta a riscriverne buona parte, visto il numero impressionante di bug.

Questi sistemi erano basati su comandi da tastiera, ma Engelbart inventò la GUI (Graphical User Interface) con icone, menù, finestre e l'uso del mouse e Jobs, inventore del calcolatore Apple sfruttò questa idea e produsse Macintosh ottenendo un enorme successo perché rese il PC accessibile a tutti.

Microsoft, influenzata da questo, produsse Windows, un sistema operativo che inizialmente (1985-1995) veniva eseguito sopra MS-DOS ma che con le versioni 95 e poi 98 incorporò quasi tutte le caratteristiche del sistema operativo, sbarazzandosene definitivamente con la versione XP.

Una prima ipotesi, cavalcata dai colossi del Web come Google, è stata quella di creare un OS light browser-based che trasportasse l’utente in una sorta di “universo web” in cui tutto si può fare attraverso internet ed il dispositivo diventa un semplice terminale.

In realtà questa tesi sembra quasi del tutto accantonata in favore dei nuovi OS Mobile che ormai rappresentano un buon connubio tra leggerezza e funzionalità, andandosi a posizionare su tutta una serie di dispositivi pensati per permettere all’utente una connessione continua alla rete ma anche la possibilità di utilizzare applicazioni decisamente complete e funzionali.

I sistemi operativi classici (desktop) non restano certo a guardare e, oltre ad una sempre maggiore integrazione con le rete, guardano a nuove frontiere: basti pensare alle annunciate funzionalità di riconoscimento facciale o ai nuovi App Market da cui scaricare ed installare velocemente nuove applicazioni.