32ビットマイクロプロセッサに対応したOS、または最適化されたOSで、パソコンの世界では、Intel社のi386以降やMotorola社の68030以降が32ビットプロセッサであり、これに対応したWindows 95やMac OS 6(当時はSystem 6/漢字Talk 6)、およびこれ以降リリースされたOSが32ビットOSにあたります。16ビットOSでは、メモリのアドレスとして直接指定できるのは2の16乗、すなわち64KBまでという制約があり、これ以上の容量のメモリをまとめて扱おうとすると処理効率が落ちます。32ビットOSが登場した90年代中頃には、すでにパソコンでも1MBを超えるメモリを搭載するものが主流であり、この制限はソフトウェア開発の足かせとなっていました。そこで登場したのが32ビットOSで、2の32乗までのアドレス空間を利用することができ、OSによって制約は異なりますが、理論上は4GBまでのメモリをまとめて扱うことができます。多くの32ビットOSは、それまでに普及した16ビットベースのソフトウェア資産を活用するための、16ビット互換モードを用意しており、16ビットモードではOSの機能全体を利用することはできません。
64ビットマイクロプロセッサに対応したOS、または最適化されたOSで、32ビットOSでは、メモリのアドレスとして直接指定できるのは2の32乗、すなわち4GBまでという制約があり、これ以上の容量のメモリをまとめて扱おうとすると処理効率が落ちるので、現在では企業の基幹システムで利用される大規模サーバなどではこれより多くの物理メモリを搭載した機種もあります。これをフルに活用するには64ビットマイクロプロセッサとこれに最適化された64ビットOSが必要となり、64ビットOSの機能を活用するにはアプリケーションソフトも64ビットに対応している必要があります。