64位操作系统是指特别为64位架构计算机系统而设计的操作系统。 64位操作系统的优点，在于能够利用64位处理器的优势，在处理多媒体内容时能够有更佳的表现。 64位操作系统最早在中小型计算机上实现，主要是一些Unix系统。此后英特尔和惠普公司合作研制的IA-6464位处理器（代号 Itanium 2）推出后，出现了此平台上的64位Linux及微软Windows操作系统（即基于IA-64的Windows XP 64位版本）。之后AMD推出了64位的X86-64架构CPU，很快就在Linux平台得到支持，并且微软也提供了64位版本的Windows XP操作系统（全称Windows XP Professional x64），使得IA-64位处理器日渐势微。于是英特尔被迫推出了另一种64位的CPU，称为EM64T，与AMD之前推出的AMD64相兼容。，与AMD之前推出的AMD64相兼容。微软2007年初发布的Windows Vista同时具有32位(对应i386架构)和64位(对应x64架构)两种版本。微软下一代操作系统(开发代号Windows SEVEN)将只有64位版本。随着技术的不断进步，各类软件兼容性不断改进，64位开发工具日渐成熟。不久的将来，64位操作系统将取代目前的32位操作系统，成为主流。