במחשוב, מערכת הפעלה (באנגלית: Operating system) היא תוכנה שדרכה מתפעלים מערכת מחשב במובן של שליטה על החומרה שמהווה אותה (או התוכנה שמהווה אותה במקרה ומדובר במערכת מחשב וירטואלית).
זוהי תוכנה בסיסית הבאה שכבה אחת מעל תוכנה יסודית כגון תוכנה קושחתית (כגון BIOS) אם כי לפעמים אין הבדל של ממש בין מערכת הפעלה לתוכנה קושחתית.
שכבות
באופן כללי ניתן לחלק את כלל מערכות ההפעלה הנפוצות כיום לשלוש שכבות: