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' class='p
