Strediskové počítače (mainframes) Počas 60. rokov bolo vyvinutých mnoho priekopníckych technológií na poli operačných systémov. Vývoj IBM System/360 podnietilo výrobu rodiny strediskových počítačov s rôznymi odlišnými schopnosťami a v rôznych cenách, pre ktoré bol plánovaný operačný systém OS/360 (radšej ako vyrábať špeciálne programy pre každý model). Tento koncept jediného OS použitého v celom rade produktov bol rozhodujúcim pre úspech systému System/360 a v skutočnosti, súčasné IBM mainframové operačné systémy sú potomkami tohto pôvodného systému; aplikácie napísané pre OS/360 môžu stále fungovať na moderných počítačoch. V strede 70. rokov MVS – potomok OS/360 - ponúkol prvú implementáciu používania RAM ako transparentnej pamäte pre trvalé diskové dáta. OS/360 tiež položil základy mnohých iných konceptov, ktoré, v niektorých prípadoch, sa stále nepoužívajú nikde okrem strediskových počítačov. Napríklad, v OS/360 keď je spustený program, operačný systém udržuje záznamy o všetkých systémových prostriedkoch ktoré sú používané, vrátane úložného priestoru, zámkov, dátových súborov, atď. Keď je proces z nejakého dôvodu prerušený, všetky tieto prostriedky sú znovu vyžiadané operačným systémom. Alternatívny systém CP-67 naštartoval celý rad operačných systémov zameraných na koncept virtuálnych strojov. Control Data Corporation vyvinul operačný systém SCOPE v 60. rokoch na dávkové spracovanie. V spolupráci s univerzitou v Minnesote boli počas 70-tch rokov vyvinuté operačné systémy KRONOS a NOS, ktoré podporovali súčasné dávkové použitie, aj prideľovanie času. Ako mnoho komerčných systémov s podporou prideľovania času, jeho rozhranie bolo rozšírením Dartmouth BASIC operačného systému, jedného z prvotných úspešných snáh o prideľovanie času procesom. V neskorých 70. rokoch Control Data a univerzita v Illinois vyvinuli PLATO operačný systém, ktorý využíval siete na dlhú vzdialenosť a umožňoval tak real-time chat a multi-užívateľské grafické hry. Burroughs Corporation uviedli B5000 v roku 1961 s MCP (Master Control Program). B5000 bol zásobníkový stroj navrhnutý pre podporu vysoko-úrovňových jazykov bez použitia vlastného jazyka či assembleru, a skutočne – MCP bol prvý OS napísaný výlučne v high-level jazyku ESPOL, čo je odroda ALGOL. MCP tiež priniesol mnohé inovácie ako prvá komerčná implementácia virtuálnej pamäte. UNIVAC, prvý komerčný výrobca počítačov, vyrobil sériu operačných systémov EXEC. Ako všetky predchádzajúce OS, aj tento bol dávkovo-orientovaný. V 70. rokoch UNIVAC vyrobil Real-Time Basic (RTB) systém s podporou rozsiahleho prideľovania času, podľa vzoru Dartmouth BASIC system. General Electric a MIT vyvinuli General Electric Comprehensive Operating Supervisor (GECOS), ktorý uviedol koncept kruhových úrovní bezpečnostných privilégií. Po osvojení Honeywell-om bol premenovaný na General Comprehensive Operating System (GCOS). Digital Equipment Corporation vyvinulo mnoho operačných systémov pre rôzne rady svojich počítačov, vrátane TOPS-10 a TOPS-20 systémov s podporou prideľovania času pre 36-bitové PDP-10 systémy. Pred širokopoužívaným UNIXom bol TOPS-10 obľúbeným systémom na univerzitách a v prvotnej ARPANET komunite. V 60. a 70. rokoch sa rozvinuli niektoré hardvérové schopnosti, ktoré umožňovali podobnému alebo prenosnému softvéru bežať na viac ako jednom systéme. Prvotné systémy využívali mikroprogramovanie na implementáciu niektorých svojich vlastností v snahe umožniť rôznym odlišným architektúram aby sa javili rovnako. V skutočnosti väčšina 360 po 360/40 (s výnimkou 360/165 a 360/168) boli mikroprogramové implementácie. Skoro sa však ukázali ako dôležité iné spôsoby dosiahnutia kompatibility aplikácií. Obrovské investície do softvéru pre tieto operačné systémy prinútilo väčšinu výrobcov počítačov pokračovať vo vývoji kompatibilných OS spolu s hardvérom. Významne podporované mainframové operačné systémy sú napríklad: Burroughs MCP—B5000,1961 to Unisys Clearpath/MCP IBM OS/360—IBM System/360, 1966 to IBM z/OS IBM CP-67—IBM System/360, 1967 to IBM z/VM UNIVAC EXEC 8 -- UNIVAC 1108, 1964, to Unisys Clearpath IX