מערכת קבצים על דיסק משותפת היא כזו שבה כמה מחשבים (לרוב שרתים) הם בעלי גישה לאותה מערכת דיסקים חיצוני (בדרך כלל מסוג SAN, הגם שמערכות DAS מסוימות תומכות אף הן ביכולת זו). מערכת הקבצים מתווכת בגישה למערכת הקבצים למניעת התנגשות בזמן כתיבה. דוגמאות למערכות כאלו הן GFS של Red Hat ו־GPFS של IBM, מערכות קבצים אחרות מסוג זה מהוות הרחבה של מערכת קבצים מסוגים אחרים, כמו CFS (Cluster File System) שהיא הרחבה של VxFS.
מערכות קבצים ייעודיות.
מערכת קבצים ייעודית היא כל מערכת קבצים שהיא לא מערכת קבצים על דיסק (או זיכרון הבזק) או מערכת קבצים רשתית. קטגוריה זו כוללת מערכות שבהן הקבצים מסודרים באופן דינמי על ידי התוכנה, והן מיועדות למטרות כגון תקשורת בין תהליכים במחשב או שמירת הקבצים הזמניים.
מערכות קבצים ייעודיות הן נפוצות ביותר במערכות הפעלה המשתמשות במטאפורות של קובץ כגון Unix. דוגמאות לכך הן procfs (‎/proc) שהיא מערכת קבצים בשימוש על ידי כמה גרסאות Unix המעניקה גישה למידע על תהליכים ושאר התכונות של מערכת ההפעלה.
מערכות מחקר מוקדמות לחלל העמוק, כמו וויאג'ר השתמשו בקלטת דיגיטלית עם מערכות קבצים ייעודיות. רוב מערכות חקר החלל המודרניות כמו קאסיני השתמשו במערכת הפעלה מערכות של זמן אמת (RTOS) ובמערכות קבצים שלהם או במערכות המושפעות מסוג זה. הרובוטים שנשלחו למאדים הם דוגמה אחת כזאת של מערכת קבצים RTOS, המיושמות בזיכרון הבזק.
מערכות קבצים שטוחות.
במערכות קבצים שטוחות אין תת-תיקיות וכל המידע מאוחסן בתיקיית השורש, בין אם היא נשמרת על דיסק קשיח, תקליטון או כל דבר אחר. גישה זאת אמנם פשוטה, אך הופכת במהירות ללא יעילה ככל שמספר הקבצים גדל, והיא מקשה על המשתמשים לארגן את הנתונים לקבוצות נושאיות.
מקינטוש המקורי, כמו מערכות מחשוב רבות לפניו, השתמש במערכת קבצים שטוחים, שנקראת MFS. אולם מערכת זו הייתה יוצאת דופן משום שתוכנת ניהול הקבצים (ה־Finder) יצרה מעליה אשליה של מערכת תיוק היררכית חלקית, מבנה שחייב שם ייחודי לכל קובץ בדיסק, גם אם הוא נראה בתיקייה נפרדת. מגבלה זו הביאה במהירות להחלפת MFS ב־HFS אשר תומך בספריות אמיתיות.
דוגמה חדשה יותר למערכת מסוג זה היא מערכת Amazon S3 המספקת שירות אחסון מרוחק, שהוא פשטני במכוון כדי לאפשר למשתמשים להתאים אישית את הצורה בה הנתונים שלהם מאוחסנים. מערכת זו מכילה רק תאים המדמים כונן דיסקים בגודל בלתי מוגבל ואובייקטים הדומים, אך לא זהים למושג הסטנדרטי של קובץ. מערכת ניהול מתקדמת מאפשרת את היכולת להשתמש כמעט בכל תו (כולל '/') בשם של האובייקט, ואת היכולת לבחור תת-קבוצות של תוכן המתבססות על תנאים של קידומות זהות.
מערכות קבצים ומערכות הפעלה.
מערכת קבצים היא חלק בלתי נפרד של כמעט כל מערכת הפעלה מודרנית (למעט חלק מאלו שבשימוש על ידי מכשירים מוטמעים) ורוב מערכות ההפעלה מספקות מערכת קבצים מותקנת מראש. למעשה המשימה האמיתית היחידה של מערכות הפעלה בראשית המחשוב האישי הייתה ניהול מערכת קבצים, עובדה שבאה לידי ביטוי בשמותיהם (למשל פירוש שמה של DOS הוא Disk Operation System). בכמה ממערכות הפעלה המוקדמות היה דיסקט נפרד לטיפול במערכות קבצים ושאר מערכת ההפעלה הייתה בדיסקט אחר. ברוב ממערכות הפעלה המוקדמות, היה בדרך כלל תמיכה רק במערכת קבצים אחת - המערכת המובנית; למשל, CP/M תומכת רק במערכת הקבצים שלה, העשויה להיקרא במידת הצורך "מערכת הקבצים של CP/M" אבל היא חסרת שם עצמאי.
כמעט תמיד ישנו ממשק תוכנה (API) המסופק על ידי מערכת ההפעלה בין המשתמש לבין מערכת הקבצים (למעט בהתקנים מוטמעים מסוימים בהם למשתמש אין כלל גישה למערכת הקבצים). ממשק זה יכול להיות ממשק טקסטואלי (כגון ממשק שורת הפקודה של חלונות, מעטפת Unix או OpenVMS DCL) או גרפי (כמו זה של Windows Explorer). בממשק גרפי, נעשה שימוש לעיתים קרובות במטפורה של תיקייה, המכילה מסמכים או קבצים אחרים ותיקיות מקוננות.
מערכות קבצים תחת חלונות.
חלונות עושה שימוש בעיקר במערכות הקבצים FAT ו־NTFS שמגיעות איתה בתור מערכות הקבצים המקומיות (וכן ב־CDFS עבור תקליטורים), מערכת הקבצים הרשתית המקובלת היא CIFS. שימוש במערכות קבצים אחרות, הן מקומיות כמו VxFS והן רשתיות כמו NFS מחייב התקנת תוכנות נוספות.
מערכת הקבצים FAT (File Allocation Table), נתמכת על ידי כל הגרסאות של חלונות, והיא שיפור של מערכת הקבצים של מערכת ההפעלה הקודמת של מיקרוסופט (MS-DOS אשר הייתה מבוססת על 86-DOS) ושורשיה של FAT מגיעים בסופו של דבר עד הפרויקט קצר הימים M-DOS ו־Standalone disk BASIC לפניו. במהלך השנים נוספו למערכת תכונות שונות, לרוב בהשראת תכונות דומות נמצאו על מערכות קבצים בשימוש במערכות הפעלה אחרות (בעיקר Unix אך גם VMS).
בגרסאות ישנות יותר של מערכת הקבצים FAT (FAT12 ו־FAT16) יש מגבלות על אורך שם הקובץ, על מספר הקבצים בספריית השורש של מערכת הקבצים ומגבלות על גודל מקסימלי של דיסקים או מחיצות בדיסק. ליתר דיוק, ב־FAT12 וב־FAT16 יש מגבלה של 8 תווים עבור שם הקובץ, ועוד 3 תווים עבור הסיומת (כגון Exe), שילוב המכונה 8.3.
VFAT, שהיא הרחבה של FAT12 ו־FAT16 אשר הוצגה לראשונה בגרסה 3.5 של חלונות NT מתירה שמות קובץ ארוכים (LFN). גרסת FAT32 שהוצגה בחלונות 95 טיפלה בנוסף גם במגבלות רבות אחרות של FAT12 ו־FAT16, אך עדיין נשארה מוגבל בהשוואה ל־NTFS.
במערכת הקבצים NTFS, ששוחררה לראשונה כחלק מחלונות NT, מאפשרת גישה לפי רשימות בקרת גישה. בנוסף נתמכים (אם כי לא כל התכונות הללו מתועדות היטב) גם קישורים קשיחים, stream-ים רבים באותו קובץ (משמש למשל לשמירת מאפייני מסמך ב־Microsoft Office), אינדוקס, מכסת הקצאת מקום, קבצים דלילים, הצפנה, דחיסה, reparse points (בדומה לנקודות mount במערכות קבצים אחרות), קישורים סימבוליים ו־junctions (קישורים לאחסון מרוחק).
חלונות משתמשת באות כונן כהפשטה ברמת המשתמש על מנת להבדיל בין דיסקים או מחיצות. לדוגמה, הנתיב C:\WINDOWS מייצג את הספרייה Windows במחיצה המיוצגת על ידי האות C. כונן C מוגדר בדרך כלל כמחיצת הדיסק הקשיח העיקרי, שעליו מותקן חלונות, וממנו בדרך כלל מתבצע אתחול המחשב. מסורת זו הפכה כל כך מושרשת היטב עד כי ידוע על באגים בגרסאות ישנות יותר של חלונות בשל הנחות כי מערכת ההפעלה הותקנה על C. מסורת זו של שימוש ב־"C" עבור אות הכונן הגיעה מ־MS-DOS, בה האותיות A ו־B שמורות לעד שני כונני תקליטונים. כונני רשת יכולים להיות ממופים גם הם לאותיות כונן (לרוב מסוף ה-ABC).
תהליך הגישה לנתונים.
מערכת ההפעלה קורא למנהל IFS (Installable File System). ה־IFS קורא ל־FSD (File System Driver) המתאים בשביל לפתוח את הקובץ המבוקש. ישנם ארבעה FSD-ים מותקנים בברירת המחדל המיועדים לעבוד מערכות אחסון שונות: NTFS, VFAT, CDFS ו־CIFS. ה־FSD מקבל את המיקום בדיסק של הגוש (רצף סקטורים השייכים לאותו קובץ) הראשון של הקובץ מ־FAT (File Allocation Table), FAT32, VFAT (Virtual File Allocation Table), או, במקרה של חלונות NT ונגזרותיה, מטבלת הקבצים הראשית (MFT). כלומר, הייעוד של FAT, FAT32, VFAT וטבלת הקבצים הראשית היא למפות את כל הקבצים בדיסק ולרשום היכן הם ממוקמים (רק הגוש הראשון נשמר בטבלה, שאר הקובץ מתקבל על ידי מעקב אחר הקישורים בין הגושים השונים של הקובץ).
מערכות קבצים תחת Unix.
במערכות הפעלה Unix קיימת מערכת קבצים וירטואלית, כך שכל הקבצים על כל ההתקנים מופיעים תחת היררכיה אחת. קרי, קיימת ספריית שורש אחת וכל קובץ קיים במערכת נמצא היכנשהו מתחתיה. בחלק ממערכות ה־Unix ניתן להשתמש בדיסק זיכרון או במשאב משותף ברשת בתור ספריית השורש.
במערכות Unix יש להקצות שם התקן לכל התקן, אולם הקצאה זו לא קובעת כיצד ניתן לגשת לקבצים בו. במקום זאת, על מנת לקבל גישה לקבצים בהתקן, חייבים לקבוע היכן בעץ התיקיות תופיע מערכת קבצים השמורה עליו. תהליך זה מכונה mount של מערכת קבצים. לדוגמה, כדי לגשת לקבצים ב־CD-ROM, חייבים להורות למערכת ההפעלה: "קחי את מערכת הקבצים מתוך התקליטור הזה וגרמי לו להופיע בספרייה זו". הספרייה עליה מופיע התוכן של מערכת הקבצים מכונה נקודת mount ויכולה להיות, למשל, להיות ‎/media. ספריית ‎/media קיימת במערכות Unix רבות ומשתמשים בה עבור מדיה נשלפת כגון תקליטורים, DVD ודיסקטים. ספרייה זו יכולה להיות ריקה, או להכיל תת-ספריות לשימוש בהתקנים בודדים.
בדרך כלל, רק מנהל (כלומר root) רשאי לבצע mount של מערכת קבצים ובכמעט כל המקרים תוכן הספרייה הקודם (לפני ה־mount) מוסתר או שיש שהפעולה ניתנת לביצוע על ספרייה ריקה בלבד.
מערכות הפעלה Unix כוללות לעיתים קרובות תוכנות וכלים המסייעים בתהליך ומספקים פונקציונליות חדשה, כמו תהליך auto-mounting המבצע mount בעליית מערכת ההפעלה.
בכל מערכות Unix יש תוכנה לביצוע mount של מערכות קבצים בזמן האתחול וזאת משום שבמקרים רבים, מערכות קבצים חוץ מהשורש צריכות להיות זמינות בזמן שמערכת ההפעלה עולה (למשל ספריית הקבצים הזמנית ‎/tmp). מנהלי המערכת מגדירים מערכות קבצים יעלו בזמן זה בקובץ התצורה fstab (או vfstab בסביבת Solaris), אשר גם מציין נקודות ו־mount-ים נוספים. לעומת זאת ישנם מצבים מסוימים בהם אין צורך להעלות חלק ממערכות הקבצים בזמן האתחול, אולם השימוש בהם עשוי להיות רצוי לאחר מכן ולשם כך יש כמה כלי שירות עבור מערכות Unix המאפשרים mount של מערכות קבצים מוגדרות מראש לפי דרישה.