手機操作系統壹般只應用在高端智能化手機上。目前，在智能手機市場上，中國市場仍以個人信息管理型手機為主，隨著更多廠商的加入，整體市場的競爭已經開始呈現出分散化的態勢。從市場容量、競爭狀態和應用狀況上來看，整個市場仍處於啟動階段。目前應用在手機上的操作系統主要有PalmOS、Symbian、Windows CE和Linux四種。
Symbian系統：Symbian是壹個實時性、多任務的純32位操作系統，具有功耗低、內存占用少等特點，非常適合手機等移動設備使用，經過不斷完善，可以支持GPRS、藍芽、SyncML、以及3G技術。最重要的是它是壹個標準化的開放式平臺，任何人都可以為支持Symbian的設備開發軟件。與微軟產品不同的是，Symbian將移動設備的通用技術，也就是操作系統的內核，與圖形用戶界面技術分開，能很好的適應不同方式輸入的平臺，也可以使廠商可以為自己的產品制作更加友好的操作界面，符合個性化的潮流，這也是用戶能見到不同樣子的symbian系統的主要原因。現在為這個平臺開發的java程序已經開始在互聯網上盛行。用戶可以通過安裝這些軟件，擴展手機功能。
在Symbian發展階段，出現了三個分支：分別是Crystal、Pearl和Quarz。前兩個主要針對通訊器市場，也是出現在手機上最多的，是今後智能手機操作系統的主力軍。第壹款基於Symabian系統的手機是2000年上市的愛立信R380手機。而真正較為成熟的同時引起人們註意的則是2001年上市的諾基亞9210，它采用了Crystal分支的系統。而2002年推出的諾基亞7650與3650則是Symbian Pearl分系的機型，其中7650是第壹款基於2.5G網的智能手機產品，他們都屬於Symbian的6.0版本。索尼愛立信推出的壹款機型也使用了Symbian的Pearl分支，版本已經發展到7.0，是專為3G網絡而開發的，而目前的諾基亞已經達到8.0的6630、6681等，可以說代表了當今最強大的手機操作系統。此外，Symbian從6.0版本就開始支持外接存儲設備，如MMC卡，這讓它強大的擴展能力得以充分發揮，使存放更多的軟件以及各種大容量的多媒體文件成為了可能。
Windows Mobile系統：Windows Mobile系統包括 Pocket PC和Smartphone以及Media Centers，Pocket PC針對無線PDA，Smartphone專為手機，已有多個來自IT業的新手機廠商使用，增長率較快。
按照微軟官方的說法：“Windows Mobile 將熟悉的 Windows 體驗擴展到了移動環境中，所以您可以立即使用它投入工作。”
事實上，Windows Mobile是微軟進軍移動設備領域的重大品牌調整，它包括Pocket PC、Smartphone以及Media Centers三大平臺體系，面向個人移動電子消費市場。由於大多數機型支持彩色顯示，因此耗電量極大，並且由於Windows CE本身對於資源的巨大吞噬作用。在功能擴展方面微軟比較傾向於集成使用，大多具有標準的CF卡插槽，用戶可以根據自己的需要增加內存、加裝攝像頭、調制解調器等設備。
微軟為手機而專門開發的Windows Mobile提供的功能非常多，在不同的平臺上實現的功能互有重疊也各有側重。這三個平臺都支持和臺式機的數據同步。Smartphone提供的功能側重點在聯系方面，它主要支持的功能有：電話、電子郵件、聯系人、 即時消息。PocketPC的功能側重個人事務處理和簡單的娛樂，主要支持的功能有：日程安排、移動版Office，簡單多媒體播放功能。
Linux系統：Linux系統是壹個源代碼開放的操作系統，目前已經有很多版本流行。但尚未得到較廣泛的支持。
Linux進入到移動終端操作系統近壹年多時間，就以其開放源代碼的優勢吸引了越來越多的終端廠商和運營商對它的關註，包括摩托羅拉和NTT DoCoMo等知名的廠商。已經開發出的基於Linux的手機有摩托羅拉的A760、A768、CEC的e2800、三星的i519等。2004年6月在日本東京BIG SIGHT展覽館舉辦的“LinuxWorld Expo/Tokyo 2004”博覽會上，日本手機大廠商NEC則展示了其采用Linux操作系統的手機。我國的大唐電信也於7月宣布將Linux作為其TD-SCDMA 3G手機操作系統。
Linux與其它操作系統相比是個後來者，但Linux具有二個其它操作系統無法比擬的優勢。其壹，Linux具有開放的源代碼，能夠大大降低成本。其二，既滿足了手機制造商根據實際情況有針對性地開發自己的Linux手機操作系統的要求，又吸引了眾多軟件開發商對內容應用軟件的開發，豐富了第三方應用。
然而Linux操作系統有其先天的不足：入門難度高、熟悉其開發環境的工程師少、集成開發環境較差；由於微軟PC操作系統源代碼的不公開，基於Linux的產品與PC的連接性較差；盡管目前從事Linux操作系統開發的公司數量較多，但真正具有很強開發實力的公司卻很少，而且這些公司之間是相互獨立的開發，很難實現更大的技術突破。
盡管Linux在技術和市場方面有獨到的優勢，但是目前來說還無法與Symbian抗衡，想在競爭日益激烈的手機市場中站穩腳跟、搶奪市場份額也決非易事。
Palm OS操作：這是壹種32位的嵌入式操作系統，主要運用於移動終端上。此系統最初由3Com公司的Palm Computing部開發，目前Palm Computing已經獨立成壹家公司。Palm OS與同步軟件HotSync結合可以使移動終端與電腦上的信息實現同步，把臺式機的功能擴展到了移動設備上。
Palm OS操作系統由Palm公司自行開發的，並授權給Handspring、索尼和高通等設備廠家，這種操作系統更傾向於PDA的操作系統。
Palm OS在PDA市場占有主導地位。Palm的產品線本身就包括智能手機，又宣布與最早的智能手機開發者Handspring購並，同時將軟件部門獨立。