System operacyjny zarządza czterema aspektami operacji komputerowych: procesami, alokacją pamięci, operacjami wejścia wyjścia (I/O) plików i urządzeniami wejścia/wyjścia. Z jego pomocą programy przez sterowniki urządzeń sięgają do sprzetu komputerowego.
Przede wszystkim system operacyny musi posiadać mechanizm dla uruchamiania procesów, znanych jako programy. W systemie DOS jest to funkcja zwana EXEC. Gdy w znaku zachęty DOS wpisywana jest nazwa programu, to program wyświetlający znak zachęty i odczytujący wprowadzane znaki – COMMAND.COM – wyszukuje program o tej nazwie, wzywa funkcję EXEC i przekazuje jej wpisaną nazwę programu. Funkcja EXEC ładuje dany program do pamięci i zaczyna go wykonywać.
Drugim podstawowym zadaniem systemu operacyjnego jest zarządzanie pamięcią (memory management) dostępną dla niego i dla innych programów. Celem jest tu oddanie danemu programowi tyle pamięci, ile potrzebuje, bez zabierania tej pamięci innemu, który już działa. Gdy DOS ładuje program i uruchamia go, to przeznaczony dla niego zostaje pewien obszar pamięci, który nie jest dostępny dla żadnego innego programu aż do chwili, gdy dany program go zwolni. Jeżeli program potrzebuje więcej pamięci, to wywołuje odpowiednią funkcję systemu operacyjnego, ta szuka potrzebnego bloku pamięci i rezerwuje go dla niego.
W systemie operacyjnym ważne miejsce zajmuje system plików (file system), część systemu odpowiedzialna za zarządzanie plikami przechowywanymi na twardym dysku i innych nośnikach danych. Używane są tu funkcje potrzebne do utworzenia nowego pliku, otwarcia go do odczytu lub do zapisu, przekazywania danych z lub do pliku, zmiana nazwy czy kasowanie. System operacyjny musi też znaleźć plik na dysku, często zapisany w kawałkach w różnych sektorach dysku. DOS używa do tego rodzaj mapy dysku, gdzie zapisane są nazwy plików i ich położenie na dysku – jest to tablica FAT (file allocation table).
Czwartym obszarem działania systemu operacyjnego jest porozumiewanie się z urządzeniami wejścia/wyjścia, takimi jak karta graficzna, klawiatura czy myszka. Program porozumiewa się z urządzeniem przez sterownik urządzenia (device driver). W DOS sterowniki urządzeń są dość proste, więc programy często odwołują się do poleceń niskiego poziomu zapisanych w ROM lub w BIOS, porozumiewając się bezpośrednio ze sprzętem. Tak dzieje się w przypadku edytora WordPerfect for DOS, który ma własne sterowniki drukarek; z kolei sterownik myszki jest z reguły ładowany do pamięci i dostępny dla każdego programu, który potrafi z nim pracować.
System operacyjny składa się z kilku warstw. Najniższą jest Basic Input/Output System (BIOS). Warstwa ta udostępnia różne usługi pozostałej części systemu operacyjnego, związane z wymianą informacji pomiędzy urządzeniami komputerowymi – dyskiem, klawiaturą, ekranem, portami. Drugą, wyższą warstwę tworzy kernel, który pośredniczy pomiędzy programami a usługami BIOS. Gdy BIOS odczytuje sektory dysku z częściami pliku, to kernel składa je tworząc plik i udostępniając go programowi. Kernel oddaje do dyspozycji funkcje znane razem jako Application Programing Interface (API). Trzecią i najwyższą warstwą jest program, który porozumiewa się z użytkownikiem – pozwala na opracje na plikach czy uruchamianie programów użytkowych.