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Dans les systèmes d'exploitation temps réel, on se base sur la durée nécessaire pour réaliser chaque opération : répondre aux demandes rapidement en vue de satisfaire aux contraintes de temps du système dans lequel il va être utilisé7. Certains services offerts par ces systèmes d'exploitation sont réalisés comme des logiciels applicatifs, et sont exécutés en concurrence avec ceux-ci. Un système d'exploitation temps réel autorise un contact direct entre les logiciels applicatifs et les périphériques. Dans certains systèmes temps réel les ressources sont réservées à l'avance, ce qui empêche les ralentissements que provoqueraient les réservations à la volée, et garantit que les ressources seront continuellement disponibles7.
Les systèmes d'exploitation temps-réel évitent de se servir de la technique du swap en raison des risques de dépassement des délais7. RTX, Windows CE, Embedded Linux, Symbian OS, Palm OS et VxWorks sont des systèmes d'exploitation temps réel.
La baisse des prix du matériel informatique a facilité, dans les années 1990, la création de systèmes informatiques composés de plusieurs ordinateurs, et donc plusieurs processeurs, plusieurs mémoires, et de nombreux périphériques. Un système disé permet le partage des ressources entre les ordinateurs. Un utilisateur d'un ordinateur bon marché peut se servir de ressources coûteuses qui existent sur un autre ordinateur
Dans les années 1940 les ordinateurs étaient disposés par manipulation d'interrupteurs à bascule, puis plus tard par l'introduction d'une pile de cartes perforées dans un lecteur dont la mécanique était similaire à celles des pianos mécaniques — technique appelée mécanographie.
Les ordinateurs des années 1940 à 1960, très coûteux, étaient la propriété des entreprises et des institutions. Chaque utilisateur avait le droit d'utiliser l'ordinateur pendant un temps limité. Ce temps était souvent déterminé par une horloge murale ou une pointeuse, et l'utilisateur avait alors à disposition la totalité du matériel de l'ordinateur. Il apportait avec lui une pile de cartes perforées qui contenait les instructions du ou des programmes à exécuter.
Les ordinateurs de cette époque effectuaient une seule tâche à la fois, au service d'un seul utilisateur. Les programmes pour ces ordinateurs contenaient toutes les instructions nécessaires pour manipuler le matériel de l'ordinateur. Si la logithèque pour cet ordinateur comportait cinquante programmes, les instructions nécessaires pour manipuler le matériel se retrouvaient dans chacun de ces cinquante programmes.
Avec l'agrandissement de la logithèque, l'idée est venue d'isoler les instructions routinières dans un programme séparé, programme qui résiderait continuellement dans la mémoire, quel que soit le programme en cours d'exécution. Ce programme était un système d'exploitation, sous sa forme la plus rudimentaire.