掌上电脑的核心是操作系统，目前市场上的掌上电脑主要采用两类操作系统：一类是日趋完善的Palm操作系统，目前使用Palm系统的掌上电脑在世界市场份额中占到65%以上，主要有Palm、IBM的Workpad、Sony的Clie和TRGpro、handspring等palm电脑，另一类则是微软Win CE系列，虽然起步晚，但已经打破了Palm OS一统天下的局面，而且由于Win CE授权比较广泛，现在国内大部分掌上电脑都是使用Win CE系统，包括国内的联想、方正以及国外的HP、COMPAQ等公司都有Win CE掌上电脑推出。作为两大操作系统，采用PalmOS的产品电池使用时间比采用Win CE的产品长；配置彩色显示屏的产品没有单色显示屏产品的电池使用时间长；在多媒体性能上，Win CE要比Palm好一些；但是操作界面与应用性能上，Wince可以让用户更易上手；另外，在软件的数量上，Palm要比Win CE多一些。

当然除上以上两大操作系统外，从整个国际市场来看，掌上电脑的操作系统还有Pocket PC、EPOC、Hopen、Penbex和Linux操作系统。

Windows CE OS

Windows CE是微软开发的一个嵌入式操作系统，专门用于手持设备和信息家电。它最大的特点是发展掌上型的Windows系统，有档案相容性高、功能多样化的特点。此系统可以看作是Windows 95的简化版，因此与Windows 95极为相似，尤其是在GUI（即图形用户接口）方面。这样，熟悉Windows 95 的用户掌握Windows CE颇为容易。

Pocket PC OS

微软的Pocket PC操作系统除了有和Palm系统一样的个人信息管理软件外，还内建许多包括：录音机、袖珍浏览器、拨号网络、全球时钟、接龙游戏等功能。特别是录音、MP3、WMA/V(Windows Media Audio/Video)播放等多媒体功能是同期的Palm所没有的。

Pocket PC最大的优势就是可以和现流行的Windows操作系统无缝连接，能非常方便的支持Office格式文档，而且能直接支持PC格式的AVI、RM、MPG、WMV等多媒体软件。

EPOC OS

EPOC是Psion Software推出的操作系统，专门用于移动计算设备，包括掌上电脑。早期发布的EPOC16是16位的操作系统，被嵌入众多手持设备，已有多年的历史。新版的EPOC32是32位，支持多任务操作。在PDA市场上，EPOC是Windows CE和Palm OS强有力的竞争对手。目前支持EPOC的主要有爱立信，moto.it168.com/' target='_blank' PLC。这些公司共同组建了Symbian公司，专门致力于EPOC的发展。

Hopen OS

Hopen OS由北京凯思软件集团开发的嵌入式操作系统，是我国具有自主知识产权的电脑操作系统。Hopen OS是针对嵌入式系统特点设计的一个实时多任务操作系统，由一个体积很小的微内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。

Hopen OS可广泛应用于嵌入式系统的各个领域，应用范围涉及移动计算平台(PDA，各种手持信息设备)、家庭信息环境（机顶盒，数字电视，家庭网关，家庭信息中心）、通讯计算平台（媒体手机）、车载计算平台（导航器，汽车电子）、工业、商业控制（智能工控设备，POS机、ATM机等）、电子商务平台（智能卡应用，安全管理）等领域；可满足智能小区、远程教育、学校辅助教学、证券市场、酒店信息服务及管理等应用对操作系统的要求。此外，Hopen OS还可应用于与Internet相连的一切接入设备，能满足汽车电子、机顶盒、手机等上网的需求。

Penbex OS

由互慧科技独立研发完成的Penbex OS掌天操作系统，是专为PDA量身订做的高效操作系统，以人性化且先进的应用程序介面、与稳定的开发环境著称。

Penbex OS不仅适用于PDA产品，它更拥有强大的扩充性能,适用于各类移动资讯家电设备的研发。并提供制造开发厂商完整的操作平台使用界面、可运用Penbex OS掌天操作系统内建的TCP/IP等Internet协定、确保网络的可靠传输。另外，采用开放性模组化平台架构，把原本的开放平台加值升级，改造成不受限的、可以随时供应消费市场的全方位产品。

Linux OS

Linux是时下备受瞩目的操作系统，曾被誉为“Windows的终结者”，以其全开放性著称于世。其开发者都看好嵌入式产品，纷纷进入这个市场，国内就有红旗、蓝点等几个厂家在为掌上电脑开发基于Linux的操作系统。但目前真正生产出产品的只有少数几种，如Samsung Yopy等。