Bir işletim sistemi, kavramsal olarak, üç grupta toplanabilecek bileşenlerden oluşur: kullanıcı arayüzü (bu bir grafik kullanıcı arayüzü ve/ya da komut satırı yorumlayıcısı da denir olabilir), alt düzey sistem fonksiyonları, ve bir çekirdek. Çekirdek, işletim sisteminin kalbidir. Adından da anlaşılabileceği gibi, "kabuk", çekirdeğin çevresini sararken, donanımla iletişim kurmak da çekirdeğin işidir.
Donanım <-> Çekirdek <-> Kabuk <-> Uygulamalar
Kimi işletim sistemlerinde kabuk ve çekirdek tümüyle ayrı bileşenlerken, kimilerinde bu ayrım yalnızca kavramsaldır.
Çekirdek tasarımları monolitik çekirdekler, mikroçekirdekler ve ekzoçekirdekler olarak üç ana gruba ayrılabilir. UNIX ve Windows gibi geleneksel ticari sistemler ve Linux gibi daha yeni yaklaşımlar monolitik çekirdek kullanırken, QNX, BeOS, Windows NT gibi yeni sistemlerin çoğu mikroçekirdek yaklaşımını kullanır. Araştırma amacıyla geliştirilen işletim sistemlerinin çoğu da mikroçekirdek kullanırlar. Ekzoçekirdekler ise henüz araştırma aşamasındadır.
