الجيل الأول
يمتد الجيل الأول من مرحلة تطور أجهزة الكمبيوتر من عام 1940 إلى أوائل الخمسينيات، حيث تمّ ابتكار أول أجهزة حاسوبية تفتقر إلى أنظمة التشغيل. كُتبت جميع البرمجيات بلغة الآلة، واحتلت لوحات التوصيل (بالإنجليزية: plugboards) دوراً مركزياً في إدارة وظائف الجهاز الأساسية. كان الاستخدام الرئيسي لأجهزة الكمبيوتر في هذا العصر مخصصًا لحل المسائل الرياضية البسيطة.
الجيل الثاني
الفترة الزمنية للجيل الثاني تمتد من عام 1955 إلى عام 1965، التي شهدت تقديم جنرال موتورز (بالإنجليزية: General Motors) لنظام التشغيل الأول المعروف باسم جي موس (بالإنجليزية: GMOS)، والذي تم استخدامه من قِبل الآلات التي صممتها شركة آي بي إم (بالإنجليزية: IBM). في ذلك الوقت، كانت أنظمة التشغيل تُطلق عليها اسم أنظمة الدُفعات (بالإنجليزية: batch)، حيث كانت البيانات تُنقل في مجموعات. كان يتم إدارة هذا النوع من الأنظمة بواسطة مشغل الكمبيوتر (بالإنجليزية: computer operator)، والذي كان يقوم بجمع دفعة من البرامج المقدمة من المبرمجين ويعطيها لجهاز الكمبيوتر، ليأخذ النتائج بعدها ويسلمها للمبرمجين.
الجيل الثالث
غطي الجيل الثالث الفترة من عام 1965 إلى عام 1980، حيث تم تطوير أنظمة التشغيل لتصبح قادرة على تنفيذ مهام متعددة في ذات الوقت. كان إدخال تقنيات البرمجة المتعددة (بالإنجليزية: multiprogramming) من العوامل الأساسية التي ساهمت في تطور أنظمة التشغيل، حيث سمحت بتقنية مشاركة الوقت (بالإنجليزية: time sharing) التي قسمت وقت المعالج إلى شرائح تُوزع على الوظائف المختلفة المتاحة للمعالجة. كما شهدت هذه الفترة بداية المعالجة التفاعلية (بالإنجليزية: interactive processing)، مما أتاح للمستخدمين بدء عملية جديدة دون الحاجة للانتظار لإنهاء عملية سابقة. هذا الجيل أيضاً شهد نمواً في صناعة أجهزة الكمبيوتر الصغيرة (بالإنجليزية: minicomputers)، التي كانت النواة لتطوير أجهزة الكمبيوتر الشخصية (بالإنجليزية: personal computers) في الجيل الرابع.
الجيل الرابع
يمتد الجيل الرابع منذ عام 1980 وحتى الوقت الحالي، حيث أصبحت أجهزة الكمبيوتر الشخصية متاحة بتكلفة منخفضة للجميع. في عام 1983، أصدرت شركة مايكروسوفت نظام التشغيل ويندوز (بالإنجليزية: Windows)، الذي أصبح فيما بعد يُعدّ من أبرز أنظمة التشغيل المستخدمة اليوم، ويتضمن مجموعة متنوعة من الإصدارات مثل ويندوز 95، ويندوز 98، ويندوز فيستا، ويندوز 10 وغيرها. من جهة أخرى، عملت شركة أبل على تطوير أفكار مشابهة، حيث أصدرت أنظمة تشغيل مثل ليزا وماكنتوش، مع واجهة مستخدم رسومية (بالإنجليزية: GUI). أدى هذا التطور أيضاً إلى تصميم أنظمة تشغيل مخصصة للأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وغيرها، والتي تُعتبر حالياً أكثر مرونة وسهولة في التوافق مع مجموعة متنوعة من الأجهزة.