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，可以存取4GB以上的内存。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，以及RISC平台。此后英特尔和惠普公司合作研制的Itanium 64位处理器（Itanium採用特有的IA-64架构，与x86-64不相容）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）。