Windows 95から継承したGUIを採用した。同時にDirectX2のサポートなども行われている。その最大の特徴として、これまでの3.x系ではマイクロカーネルアーキテクチャにのっとり、低い特権レベルで動作していたグラフィック関連のデバイスドライバを、OSのカーネルと同レベルである特権レベル0で動作させるようになった点が挙げられる。結果として、これまで大きな不評を浴びてきた、グラフィック処理の遅さについてのパフォーマンスは大幅に改善したが、その代償としてグラフィックデバイスのデバイスドライバのバグ、ハングアップによって最悪の事態ではOS全体の破壊が引き起こされ得るなど、システムの堅牢性やマイクロカーネルとしての実装理念としては3.xシリーズより大きく後退している。NTはこの措置によってグラフィック描画速度の向上やDirectXへの対応が可能となり、商業的な成功への道筋をつけることができた。のちに、NT系列OSのグラフィック関連のデバイスドライバが特権レベル0で動作するという構造は、Windows Vista、Windows Server 2008のリリース時に、本来のNT3.1方式の実装に改められている。本来NT 4.0としてオールチンの手によって開発が進められていたCairoプロジェクトの失敗も加わり、メジャーバージョンアップであるVer 4.0を名乗るようになった。開発コードネームは当初、Cairoと名付けられていたが、結果的にCairoとして開発されていた完全オブジェクト指向OSの開発が頓挫したため4.0に名前を譲られた形となっている。その後CairoのコードネームはNT 4.0の後継にあたるNT 5.0（Windows 2000）へ、Cairoプロジェクトの思想の一部はWinFSへそれぞれ受け継がれた。
英語版は1995年5月30日に発売された。Windows 95とのAPIの共通化を図ると共に、NTFSではファイルの圧縮機能をサポートした。またPowerPC版が追加された。
コードネームはDaytona（デイトナ）。英語版は1994年9月21日に発売された。メモリ消費量の低減および処理速度の向上が図られており、NTを動作させるためのハードウェアのハードル引き下げに貢献した。また、NTFSでしか利用出来なかった長いファイル名をFAT16で利用可能にした最初のOSである。このコードネームを冠したβ版（正確にはリリース候補版）が雑誌付録のCD-ROMで大量に配布され注目を集めた。
初期バージョン。コードネームはWNT。デスクトップ シェルとしてWindows 3.1と同じユーザインタフェースを採用していた。英語版は1993年7月27日に発売された。x86版、MIPS版、Alpha版がある（日本語版では、x86版、Alpha版のみ提供された）。Windows NT 3.1は、スタンドアロンおよびメンバーサーバーとして利用できる。同時期に発売されたWindows NT Advanced Server 3.1 はドメインコントローラ専用であり、Windows NT 3.5以降のエディションとは考え方が違う。
IBMと共同で開発していたOS/2のバージョン2の次期バージョンをWindows NTとし、IBMとは別に製品を開発していくこととなる。最初のバージョンは3.1であり、これ以前に発売されていたWindows 3.1と互換性があるため、Windows NTの最初のバージョンも3.0ではなく3.1として発売した。これはWindows3.1と歩調そろえるためのマーケティング上の理由による。以下、英語版の発売年を併記する。
マイクロソフトはNTを「New Technology」の略としている。しかし、後継のWindows 2000においてブート時のロゴ画面上に「Built on NT Technology」という文章が書かれており、この説だとすると「New Technology Technology」となりTechnologyが重なってしまう。1998年のビル・ゲイツへのインタビューによれば、「NT」の本来の意味は「New Technology」であった一方で、長い期間を経てその意味は薄れ、「NT」は単純にハイエンド向けのWindowsを指すようになったと説明している。他に、カトラーが先に開発したVMSの一歩先を行くという意味で、それぞれアルファベット順での次の文字にしたWNTとするためだろうという説や、「NT」は、開発元のMicrosoftの略称「MS」のアルファベット上での次の文字になっているという説、初期の開発名称 i860エミュレータ'N10 (N-Ten)'の略との説などがある。
企画発足は2004年頃。本プロジェクトでプロデューサーを務めるアニプレックスの岩上敦宏が、『空の境界』の映像化を目指しプロジェクトを立ち上げた。当時、原作者奈須きのこの担当編集であった太田克史は、2004年に刊行された講談社ノベルス『空の境界』のサンプル本が完成した際に、知り合いであった岩上と偶然講談社内で出会いその本を渡した。サンプル本を読んだ岩上は本作に魅力を感じ映像化したいと考えはじめた。当初、岩上は、TYPE-MOONの同人作品『月姫』も一緒に映像化したいと考えていたが、すでに『真月譚 月姫』として映像化されていたため、最終的に『空の境界』の映像化を目指し制作会社の選定を始めた。そんな中、2005年某日にufotableが制作した『フタコイ オルタナティブ』を視聴した際に「こういう作品を作れるスタジオがあるのか」と感じた岩上は、ufotableと本作で総監督を務めたufotable代表取締役社長の近藤光と仕事をしたいと考え、近藤に直接話を持ち掛けた。近藤は当初、『空の境界』の他にも企画の依頼が来ていたため、制作を受けるか迷っていたが、TYPE-MOONの同人デビュー作品『月姫』からのTYPE-MOON作品のファンであった須藤友徳と野中卓也を中心としたスタッフの進言や、依頼の来ていた企画が急遽中止になったことで、『空の境界』の映像化企画は2人の間で密かに進められた。当初、太田はメディアミックスに反対していたが、岩上が見せた『フタコイオルタナティブ』に可能性を感じた太田はアニメ化に対し前向きになり奈須に連絡を取った。奈須はもともとufotable作品のファンであり、太田が進言したアニメ化の話にも興味を示したが、連絡が来た日はTYPE-MOONブランドを管理する有限会社ノーツで「今後はゲームに専念するため、アニメ化の話は一切受けない」という決定がなされた日であった。しかし、太田は奈須やノーツ代表取締役の武内崇を説得し、岩上とともにノーツを訪れる。最終的にノーツのスタッフも『フタコイオルタナティブ』を視聴したことや、後日、近藤と直接話をした際に「これなら原作再現はどうであれ、意義のあるものにしてくれる」と奈須が感じたことでアニメ化を承諾することになった。製作委員会はアニプレックスを幹事とし、ノーツ、ufotableが全作品に参加しており、岩上敦宏、武内崇、近藤光がプロデューサーを務める。また、制約なくプロジェクトが進行できるように製作委員会への参加企業を最小限にしている。プロジェクト第1弾『劇場版 空の境界 第一章 俯瞰風景』は第12回文化庁メディア芸術祭審査委員会推薦作品に選出された。