Wieloprogramowy system operacyjny to taki, który umożliwia użytkownikom końcowym uruchamianie więcej niż jednego programu naraz. Opracowanie takiego systemu, pierwszego typu umożliwiającego taką funkcjonalność, było ważnym krokiem w rozwoju zaawansowanych komputerów. Technologia działa poprzez umożliwienie procesorowi (CPU) komputera przełączanie się między dwoma lub więcej uruchomionymi zadaniami, gdy procesor jest bezczynny.
Wczesne komputery były w dużej mierze przeznaczone do wykonywania jednego programu — a dokładniej jednego zadania zainicjowanego przez program — na raz. Zrozumienie pojęcia zadań jest kluczem do zrozumienia działania wieloprogramowego systemu operacyjnego. „Zadanie” to niewielka sekwencja poleceń, która po połączeniu obejmuje wykonanie uruchomionego programu. Na przykład, jeśli program jest kalkulatorem, jednym z zadań programu byłoby rejestrowanie liczb wprowadzanych przez użytkownika końcowego.
Wieloprogramowy system operacyjny działa poprzez analizę aktualnej aktywności procesora w komputerze. Gdy procesor jest bezczynny — gdy znajduje się między zadaniami — ma możliwość wykorzystania tego przestoju do uruchomienia zadań dla innego programu. W ten sposób funkcje kilku programów mogą być wykonywane sekwencyjnie. Na przykład, gdy procesor czeka, aż użytkownik końcowy wprowadzi liczby do obliczenia, zamiast być całkowicie bezczynnym, może uruchomić ładowanie komponentów strony internetowej, do której użytkownik uzyskuje dostęp.
Główną zaletą tej funkcjonalności jest możliwość skrócenia czasu marnowanego na działanie systemu. Podobnie jak w biznesie, wydajność jest kluczem do generowania największych zysków z przedsiębiorstwa. Korzystanie z tego typu systemu operacyjnego eliminuje straty w systemie, zapewniając, że procesor komputera działa z maksymalną wydajnością przez większość czasu. Skutkuje to płynniejszym działaniem obliczeniowym z punktu widzenia użytkownika końcowego, ponieważ polecenia programu są stale wykonywane w tle, co pomaga przyspieszyć wykonywanie programów.
Wieloprogramowy system operacyjny został w dużej mierze wyparty przez nową generację systemu operacyjnego, znaną jako wielozadaniowe systemy operacyjne. W wielozadaniowym systemie operacyjnym system nie musi czekać na zakończenie zadania przed przejściem do pracy nad aktywnym programem. Zamiast tego może przerwać uruchomiony program w dowolnym momencie, aby przenieść zasoby procesora do innego aktywnego programu. Zapewnia to bardziej dynamiczne podejście do obsługi programów współbieżnych.