Android
（讀音：英：，美：），中文使用者多以非官方名稱「安卓」稱之，是一個基於Linux核心与其他开源软件的開放原始碼的行動作業系統，由谷歌成立的開放手機聯盟持續領導與開發。 於2003年10月由安迪·鲁賓、利奇·米納爾、尼克·席爾斯、克里斯·懷特在加州帕羅奧圖創建。Android最初由安迪·鲁賓等人開發製作，最初開發這個系統的早期方向是創建一個數位相機的先進作業系統，但是後來發現相機市場規模不夠大，加上智慧型手機發展趨勢快速成長，於是成為一款面向智慧型手機的作業系統。於2005年7月11日被美國科技企業收購。 2007年11月，與84家硬體製造商、軟體開發商及電信營運商成立開放手機聯盟來共同研發，隨後，以Apache免費開放原始碼許可證的授權方式，發佈了的原始碼，開放原始碼加速了普及，讓生產商推出搭載的智慧型手機，後來更逐漸拓展到平板電腦及其他領域上。 2010年末數據顯示，僅正式推出兩年的作業系統在市場佔有率上已經超越稱霸逾十年的諾基亞系統，成為全球第一大智慧型手機作業系統。
在2014年Google I/O開發者大會上宣佈過去30天裡有10億台活躍的Android設備，相較於2013年6月則是5.38億。
2017年3月，全球網路流量和設備超越Microsoft Windows，正式成為全球第一大作業系統。
截至2021年8月，根据StatCounter统计，除了美国、加拿大、挪威、瑞典、丹麥、瑞士、科索沃、日本、台灣和澳大利亚外，其他所有国家和地区都把Android作为首选智能手機作業系統。
2003年10月，有「Android之父」之稱的安迪·鲁賓、利奇·米纳尔、、克里斯·懷特在美國加利福尼亞州帕羅奧圖共同成立了Android科技公司（英文：），鲁賓把Android項目描述為「有極大的潛能以開發更智能的行動設備，以更了解其用户的位置及偏好。」該公司早期的方向是為數碼相機開發先進的作業系統，此亦是2004年4月該公司向投資者介紹的基礎。儘管Android科技公司的創始人和員工過去都具有各自的科技成就，但是Android科技公司的經營只顯露出它在智慧型手機軟體的方面，該公司隨後認為相機市場不足以實現其目標，並且在5個月之後努力把Android轉移到一款可跟Symbian及微軟Windows Mobile互相媲美的手機作業系統。
在Android科技公司成立初期，鲁賓在吸引投資者方面遇到困難，他也為公司花光所有錢，使公司面臨著被驅逐的景況。就在此時，鲁賓的一位密友，史蒂夫·帕爾曼（Steve Perlman）給他一個裡面裝有1萬美元現金的信封，此後不久，此筆未披露的金額被視為種子資金。然而帕爾曼拒絕鲁賓所給他的股份，因他並非是以投資的方式給鲁賓這筆錢，他表示：「我這樣做是因為我相信這件事，並且我想幫安迪。」
Android一詞最早出現於法國作家維利耶·德·利爾－阿達姆·利爾亞當（）在1886年發表的科幻小說《未來夏娃（）》中。他把外表像人的機器人取名為Android。
Android是一個全身綠色的機器人，半圓形的頭部，有兩支天線和空白的點作為眼睛。它的頭部與身體之間有空白的區域，相似於一枚有平底的雞蛋，兩側各有兩個圓角矩形，作為它的雙臂。Android的標誌是由Ascender公司設計，顏色採用了PMS 376C和RGB中十六進制的#A4C639來繪製，這是Android作業系統的品牌象徵。當中的文字使用了Ascender公司專門製作的稱之為“Google Droid”的字型。有時候，它會以純文字的標誌展示。
2005年7月11日，Google以高於$5,000萬美元的價錢收購了Android科技公司，使其成為Google旗下的一部分。Android的關鍵人物包括安迪·鲁賓、利奇·米納爾和克里斯·懷特，以及所有Android科技公司的員工都一併加入Google，作為收購的一部分。當時並沒有人知道Google為何會作出這項收購，引來許多的猜測，後來證實Google正是借助該次收購正式進入行動領域。根据前Google CEO施密特的说法，收購Android目的是抗衡微軟，試圖阻止微軟在移動市場複製桌面市場的成功。在Google，由鲁賓領導的團隊開發了一個基於Linux核心驅動的行動作業系統的平台，該開發項目便是Android作業系統。Google向手機製造商及手機網絡供應商推出該平台，承諾提供一個靈活可靠並可升級的系統，為Android提供一個廣闊的市場。Google組織了一系列硬件及軟件的合作夥伴，並向運營商示意指公司開放到各種程度的合作。
2006年12月，《華爾街日報》和英國廣播公司（BBC）報導了Google有機會進入流動領域的傳聞，Google有可能推廣行動領域下的各種Google服務，並且將推出一款名為Google電話的自有品牌智慧型手機。另有傳聞指出，按照Google的作風，將有可能呈現出新的智慧型手機製造商和運營商模式。傳聞指其早期原型跟BlackBerry手機非常相似，沒有觸控螢幕和物理QWERTY鍵盤，但這其實也是針對微軟而做的，因為當時的Windows Mobile手機有很多都是這樣的設計。然而2007年蘋果公司推出iPhone，這令Android創始人安迪·魯賓對原型機大為不滿，意味著Android系統的設計「不得不回到草稿重新來過」。Google後來修改了Android系統的規範文檔，指出「支援觸控螢幕」，雖然「產品的設計是以離散物理按鈕作為假設，因此觸控螢幕不能完全取代物理按鈕」。
2007年9月，Google提交了多項行動領域的專利申請。但並沒有人知道，Google將會推出的是一款名為Android的智慧型手機作業系統。更多的猜測是，Google會推出一款像iPhone一樣的自有品牌智慧型手機系列。
2007年9月，數碼雜誌《Information Week》報導了一項Evalueserve的研究報告，指Google已在行動電話領域上提交了多份專利申請。
2007年11月5日，在Google的領導下，成立了開放手機聯盟（Open Handset Alliance），那是包括Google在內的科技公司聯盟，其他成員包括HTC、摩托羅拉、Samsung等設備製造商，無線運營商則包括Sprint及T-Mobile，晶片製造商高通及德州儀器，目標是為行動裝置開發「首個真正開放和全面的行動設備平台」。隨後，其他廠商加入，包括Broadcom、Intel、LG、Marvell等。聯盟開放手持裝置聯盟的建立目的是為了創建一個更加開放自由的行動電話環境。而在開放手持裝置聯盟創建的同一日，聯盟對外展示了他們的第一個產品：一部搭載了以Linux 2.6為核心基礎的Android作業系統的智慧型手機。該年內，開放手機聯盟正面對著另外兩個其他的開源碼的競爭對手，包括Symbian基金會和LiMo基金會，LiMo基金會開發了一個基於Linux的行動作業系統，就如Google。
2008年12月9日，新一批成員加入開放手持裝置聯盟，包括ARM、華為、索尼等公司。
自2008年以來，Android已有許多更新以逐步改進其作業系統，並增加了新功能及修復了以前版本的錯誤。每個主要版本的名稱都以甜品或含糖的小食並按字母順序來命名，最初的幾個Android版本按此順序稱為「紙杯蛋糕（Cupcake）」、「甜甜圈（Donut）」、「閃電泡芙（Eclair）」和「優格霜淇淋（Froyo）」。
為了跟iPhone 3G能互相媲美，諾基亞和黑莓手機於2008年均宣布有關觸控螢幕的智能手機的資訊，Android的焦點最終也轉向觸控螢幕。第一款運行Android系統的商用智能手機是HTC Dream，亦名為T-Mobile G1，該智能手機於2008年9月23日發布。
同時，一個負責持續發展Android作業系統的開源代碼專案成立了AOSP（Android Open Source Project）。除了開放手持裝置聯盟之外，Android還擁有全球各地開發人員組成的開源社群來專門負責開發Android應用程式和第三方Android作業系統來延長和擴展Android的功能和性能。
隨著2013年Android發布新版本奇巧巧克力，Google解釋「由於這些設備使我們的生活如此甜蜜，每個Android版本都以甜品來命名」，雖然Google的發言人在接受CNN訪談時指：「這有點像內部團隊的事情，我們更願意做多一點—我該怎樣說呢—我會說在這個問題上有點難以捉摸的。」
2010年，Google推出了Nexus系列的裝置，他們與不同的合作設備製造商一起生產新設備並推出新的Android版本。該系列被形容為「透過引入新軟件迭代和硬件標準使其在Android的歷史中發揮了關鍵作用，並成為不會因"歷代的更新"導致軟件膨脹而聞名」。在2013年5月的Google開發者大會上，他們宣佈了Samsung Galaxy S4的特別版，特別版在於它搭載了原生Android，並承諾能快速接收新的系統更新。裝置將成為「Google Play Edition」的開始，其他設備也會隨之而來，包括HTC One (M7)以及Moto G。2015年，Google Play Edition版步入了历史。
從2008至2013年，雨果·巴拉擔任Android產品發言人，參與Google年度開發人員會議的Google開發者大會。他於2013年8月離開Google，並隨即加入中國手機製造商小米。在他離任不足六個月前，Google時任CEO賴利·佩吉在一篇博客文章中宣佈，鲁賓從Android部門轉移到Google的新項目，而桑德爾·皮蔡將會成為Android的新主管。皮蔡本人最終轉換了職位，隨著Google重組大型聯合的Alphabet集團，他在2015年8月成為了Google的新任CEO，讓成為Android的新任負責人。
2014年6月，Google發布了Android One，那是一組「硬件參考模型」，這將容許（設備製造商）以低成本輕鬆打造高品質手機。同年9月，Google宣布推出首款在印度發布的Android One手機。然而科技網站《》在2015年6月報導該項目「令人失望」，引用指「消費者和製造夥伴不情願」及「搜索公司不奏效因從未破解硬件」。Google計劃於2015年8月重推Android One，一周之後，該公司宣布非洲成為該計劃的下一個地點。2017年1月，《資訊（The Information）》報導稱Google正在將其低成本的Android One計劃擴展至美國，儘管《邊緣（The Verge）》指該公司可能不會生產實體的設備。
2016年10月，Google發布智能手機Pixel，作為Google推出的第一款手機，並且在更廣泛推出之前，專門展示某些軟件功能，例如Google助理。Pixel手機取代了Nexus系列。
2019年8月23日，Google宣布從Android Q開始不再以甜品命名，且直接稱Android Q為Android 10。
2021年9月27日起，Android2.3.7及以下的Android版本無法登入Gmail、YouTube、Google地圖等相關App，也無法創立或登入Google帳號。
Android的預設用戶界面主要基於直接操作，透過觸控鬆散地對應現實動作以作出輸入，例如滑動、點擊、捏動和反向擠壓，隨著虛擬鍵盤，以操控屏幕上的物件。遊戲控制器及物理鍵盤都能透過藍牙或USB得到支援。在回應用家的輸入方面，設計旨在提供立即流暢的觸摸界面，經常使用設備的振動功能向用戶提供觸覺反饋。內部硬件，例如是加速規、陀螺儀、距離傳感器都能被某些應用程式來回應用戶的操作，例如根據裝置的方向來把屏幕由縱向調整為橫向，或容許用戶透過旋轉裝置，在賽車遊戲中駕駛車輛。
當Android裝置啟動就會進入主畫面，那是裝置的主要導航及信息「樞紐」，類似於個人電腦的桌面。Android的主畫面通常由應用程序圖標及小工具（widget）組成，應用程序圖標啟動相關的應用程序，而小工具則會實時顯示，並會自動更新內容，例如天氣預報、用戶的電子郵件，或是直接在主畫面上看新聞摘要。主畫面可以由若干頁面組成，用戶可以在這些頁面之間來回滑動。Google Play上提供的第三方應用程式，而其他的應用程式商店可以廣泛使用重新定義的 主畫面主題包，甚至模仿其他作業系統的外觀，例如Windows Phone。大多數製造商會定制他們Android設備的外觀和功能，以從競爭對手中脫穎而出。
屏幕頂部是狀態欄，顯示有關裝置及其連接的資訊。用戶可把狀態欄「拉下」，以顯示應用程式顯示的重要信息，或屏幕更新的通知。通知是「當用戶的應用程序在非使用時所提供簡短、及時和相關的訊息。」當點擊了，用戶會被引導到該app內與該通知相關的屏幕。從Android Jelly Bean開始，可擴展通知「允許用戶透過點擊通知上的圖標，以便它擴展和顯示從通知中得知的更多信息以及有可能的應用操作。」
「所有應用程序」的屏幕將會所有已安裝的應用程式，用戶可以將應用程序從列表拖曳到主畫面上。「最近」的屏幕讓用戶在最近使用過的應用程序之間進行切換。
應用程式（簡稱apps）是擴展裝置功能的軟件，都是利用Android軟件開發工具包（SDK）編寫的，通常是Java編程語言。Java可以與C語言或C++結合使用，並且可以選擇非默認的執行時函式庫共用，以允許獲得更好的C++支援。雖然Google的Go是有一組有限的應用程式介面（API），然而它也支持編程語言。2017年5月，Google宣布支援Kotlin程式語言。
SDK包含一套全面的開發工具，包括除錯器、函數庫、基於虛擬機器鏡像的仿真器、文檔，示例代碼和教程。最初，Google支援的整合開發環境（IDE）是使用Android開發工具（ADT）插件的Eclipse；在2014年12月，Google基於IntelliJ IDEA而發布Android Studio，作為Android應用程序開發的主要IDE。其他可用的開發工具，包括（NDK），或是用於C或C++中的擴展，MIT應用開發者，那是讓新手程序員的視覺環境，以及各種。2014年1月，Google推出了一個基於Apache Cordova的框架，把Google Chrome、HTML5及網絡應用程式移植到Android，包裝於本機應用程序的外殼中。
Android擁有越來越多第三方應用程序的選擇，用戶可以透過下載和安裝應用程序的APK（Android應用程序包），或利用應用程式商店來下載，允許用戶在那裡進行安裝、更新和移除。Google Play是安裝在Android裝置上的主要應用程式商店，那些程式都符合Google的兼容性要求，並獲得Google行動服務軟件許可。Google Play商店允許用戶瀏覽、下載及更新Google和第三方開發者發布的應用程序；，Google Play商店中有超過1,000,000個適用於Android的應用程序。，已有500億個應用程序獲得安裝。一些電訊商為Google Play應用程式提供直接結算，把應用程式的成本添加到用戶的月結單中。，每月使用Gmail、Android、Chrome、Google Play和Google地圖的活躍用戶超過10億。
由於Android系統的開放性質，使它吸引許多第三方應用程式市場的競爭，及由於違反了Google Play商店的政策或是其他原因而不允許發布的應用程式替代品，第三方應用程式商店的例子包括是亞馬遜應用商店、及SlideMe。另一個替代市場F-Droid，旨在提供僅在和開源許可下分發的應用程式。
由於Android設備通常採用電池供電，因此Android旨在管理流程以將耗電降至最低。當應用程式未使用時，系統會暫停其操作，雖然可以在關閉期間立即使用，但它並不會使用電池電源或CPU資源。當内存不足時，系統將會自動隱藏地開始關閉長時間內處於非活躍狀態下的進程。Lifehacker在2011年的報告指出，第三方任務殺手應用程序是弊大於利。
Android的主要硬體平台為ARM架構（包括ARMv7及ARMv8-A ），在更高階版本的Android中也正式支援x86及x86-64的架構。非官方的Android-x86的項目在得到官方正式支援之前為x86架構提供支援。ARMv5TE和MIPS32/64架構於過去得到支援，但在後來的Android版本中遭到刪除。自2012年以來，隨著擁有英特爾處理器的Android裝置開始出現，包括手機及平板電腦。在得到對64位元平台的支援同時，Android最初是在64位元x86上運行，後來就在ARM64。自從Android 5.0 “Lollipop”以來，除32位元變體（32-bit variants）外，還支持所有64位元變體（64-bit variants）的平台。
運作Android 7.1的裝置對RAM最低要求的範圍從最佳硬體的2GB降到最常見屏幕的1GB；最低規格的32位元智慧型手機最小需要512MB。Android 4.4的建議是至少需要512MB的RAM，而對於「低RAM」設備，340MB是必需的最低容量，不包括專用內存的各種硬體組件，例如基帶處理器。Android 4.4 需要32位元的ARMv7, MIPS或x86的架構處理器（後兩者是非官方連接埠），以及與OpenGL ES 2.0兼容的圖形處理器（GPU）一同使用。Android支援OpenGL ES 1.1、2.0、3.0、3.1及截至現時為止最新的主要版本3.2及自Android 7.0的Vulkan (API)（和版本1.1適用於某些裝置）。某些應用程式可能會明確要求使用某個版本的OpenGL ES，並且運行此類應用程序需要合適的GPU硬體。
Android裝置包括了許多可選的硬體部件，包括靜止或視頻錄像機、GPS、、專用遊戲控制器、加速規、陀螺儀、氣壓計、磁強計、接近傳感器、壓力傳感器、溫度計和觸控螢幕。某些硬體組件不是必需的，但在某些類別的設備（如智能手機）中成為了標準組件，若存在其他要求，則適用。最初需要一些其他硬體，但那些要求都經已放寬或完全取消。例如，由於Android最初是作為手機作業系統而開發的，因此必須麥克風等那些硬體，而隨著時間的推移，這些手機功能變成可選的項目。Android曾經需要一台自動對焦的相機，這款相機已經放寬到成為固定焦距相機，若是現存的話，當Android開始在數位視訊轉換盒（俗稱機頂盒）上使用時，相機就能完全被丟棄了。
Android除了在智慧型手機和平板電腦上運作外，還可以在一些附有鍵盤和滑鼠的普通PC硬體上運作。除了可在商用硬體上使用外，Android也有類似於PC硬體友好的版本，可以從Android-x86的項目中免費提供，包括個人訂制的Android 4.4版本。使用作為一部分的仿真器，或第三方的仿真器，Android也可以在x86架構上非本機地執行。中國的一些公司基於Android，正在構建PC與行動裝置的作業系統，是「Google Android與Microsoft Windows之間的直接競爭。」中國工程學院指出，隨著中國禁止在政府電腦上使用Windows 8，數十家公司正在定制Android系統。
Android是由Google開發的，直至準備發布前最新的修改及更新，在這一點上原始碼可供Android開源項目（AOSP）使用，這是一個由Google領導的開源計劃。AOSP代碼可於無需的修改選定設備中找到，主要是Google Nexus及Google Pixel系列的裝置。反過來說，那些開源碼是由代工生產定制和調整以在他們的硬件上執行。此外，Android的源代碼並不包含某些硬件組件所需專有的驅動程式，因此大多數的Android裝置（包括Google自己的裝置）最終都會附帶著自由及開放源碼軟件及專有軟件的組合，伴隨著用於進入Google服務所需的軟件，都會落入後者的一類。
Google每年都會宣布對Android進行重大的增量升級。程式更新可以透過空中編程以無線傳輸於裝置上安裝。最新的主要版本是在2020年9月發布的Android 11。
Android與其主要的競爭對手蘋果公司的iOS相比，Android的更新通常會明顯的延遲以讓各種設備安裝。除了Google的Nexus和Pixel品牌的裝置外，更新通常會在新版本發布的幾個月後到達，或者根本沒有。這部分是由於Android裝置中硬件各不相同，每次升級必須專門定制，那是個耗費時間和資源的過程。製造商經常會優先考慮他們最新的設備並遺下舊設備。在收到製造商的更新後，無線運營商可以讓裝置額外延遲推出，以便於升級發送給用戶之前，商戶能透過進一步根據自己品牌的需求而定制及在他們的網絡上進行廣泛的測試。由於一個製造合作夥伴沒有為驅動程式提供必要的更新，故此會有一些情況下無法進行升級。
隨著新版本的作業系統，Android設備中硬件的廣泛變化會導致軟件升級有嚴重的延誤，而修補程式通常需時幾個月才能到達消費者手中，有時甚至根本沒有。製造商和運營商缺乏售後支援服務受到消費者群及科技媒體的廣泛批評。一些評論員指出了一點，指這個行業有一個金融刺激而不會為他們的裝置升級，由於缺乏為現有裝置更新，故推動購買新產品，這種態度被形容為「侮辱」。《衛報》抱怨指更新的分發方法很複雜只是因為製造商和運營商都是這樣設計。2011年，Google與眾多業內人士合作宣布推出「Android更新聯盟」，承諾在每台裝置發布後18個月內提供及時更新，然而，自宣布以來，關於那個聯盟並沒有另外一個官方的說法。
2012年，Google開始將作業系統的某些方面（特別是其核心應用程式方面）脫鉤，這樣他們就可以通過Google Play商店獨立地為作業系統作更新。其中一個組件—Google Play服務，是個閉源的、系統級的程序，可為Google服務提供應用程式介面，為執行Android Froyo或更高版本的裝置上自動安裝更新。通過這些特性，Google可以透過Play服務添加新的系統功能及更新應用程式而毋需將升級分發到作業系統本身，因此，Android Jelly Bean包含相對較少面向用戶的變化，對平台改進及細微變化更為側重。
2016年5月，彭博報導稱Google正在努力讓Android保持最新狀態，包括加快安全更新率、推出技術的解決方案、減少對手機測試的要求，並對電話製造商進行排名，試圖利用「羞辱」他們來讓行為變得更好。正如《彭博》所說：「隨著智能手機變得越來越強大，複雜和可攻擊，讓最新的軟件能與硬件密切合作變得越來越重要。」Android的領導人承認指「這不是一個理想的情況」，他進一步評論指缺乏更新是「Android上安全性最薄弱的環節」。無線運營商在報告中被描述指那是「最具挑戰性的討論」，因為運營商的網絡測試審批時間較慢，儘管有一些運營商包括威訊無線及Sprint，已經縮短了他們各自的審批時間。HTC的時任執行官賈森·麥肯齊（Jason Mackenzie）於2015年稱每月的安全性更新是「不切實際」，而Google試圖說服運營商從完整的測試程序中排除安全補丁。為了進一步說服，Google分享了與其Android合作夥伴更新設備的頂級手機製造商的一份清單，並正在考慮將名單向公眾發布。手機製造商Nextbit的聯合創始人及前Android開發人員Mike Chan說，「解決這個問題的最佳方法是對作業系統進行大規模的重組架構」或Google可以投資培訓製造商和運營商「成為優秀的Android人民」。
2017年5月，隨著Android Oreo發布，Google推出了Project Treble，旨在使製造商能夠更輕鬆，更快捷，及更低成本地將裝置更新到Android的最新版本。Project Treble通過新的「供應商界面」將供應商實施與Android OS框架分開（由硬體製造商所寫供設備專用的較低級別軟件）。在Android 7.0及更早版本中，並不存在正式的供應商界面，因此設備製造商必須更新大部分Android代碼，以將較新版本的作業系統移至設備中。借助Project Treble，新的穩定供應商界面可以進入Android特定部分的硬件，使設備製造商能夠簡單地通過更新Android作業系統框架來為裝置提供新的Android版本，而「毋須矽製造商的任何額外工作。」
2017年9月，Google的Project Treble團隊透露，作為改善Android設備安全生命週期努力的一部分，Google已經設法讓Linux基金會同意延長Linux長期支援（LTS）的內核分支的生命週期至少兩年，對於未來版本的LTS內核，歷史上已經持續了6年，並從Linux內核4.4開始。
Android的內核是根據Linux核心的長期支援的分支，具有典型的Linux排程和功能。截至2018年，Android的目標是Linux內核的4.4、4.9或是4.14版本。實際的內核取決於單個設備。
Linux內核的Android的變種具進一步改進了由Google實施在典型的Linux內核開發週期之外實現的架構變化，比如包含類似組件的裝置樹（device trees）、ashmem、ION，以及不同的（OOM）的處理。除此之外，Google為了能讓Linux在行動裝置上良好的運行，對其進行了修改和擴充。Android去除了Linux中的本地X Window System，也不支持標準的GNU庫，這使得Linux平台上的應用程式移植到Android平台上變得困難。Google也有某些功能貢獻回到Linux內核，特別是一種稱為「喚醒鎖（wakelocks）」的電源管理功能，它最初被主線內核開發人員拒絕，部分原因是因為他們認為Google並沒有表現出維護他們自己代碼的任何意圖。2008年，Patrick Brady於Google I/O上演說題為「Anatomy & Physiology of an Android」，並提出Android HAL的架構圖。HAL以*.so副檔名的形式存在，可以把Android框架跟Linux內核隔開，這種中介層的方式使得Android能在行動裝置上獲得更高的執行效率。這種獨特的系統結構受到Linux內核開發者葛雷格·克羅哈曼及其他核心維護者稱賞。Google還在Android的核心中正式加入了自己開發製作的一個名為喚醒鎖（wakelocks）的功能，該功能用於管理流動裝置的電池性能，但是該功能並沒有被加入到Linux核心的主線開放和維護中，因為Linux核心維護者認為Google沒有向他們展示這個功能的意圖和代碼。Google於2010年4月宣布他們將會聘請兩名員工跟Linux內核社團合作，但目前Linux內核對於穩定分支維護者的葛雷格·克羅哈曼，他於2010年12月說他擔心Google不再試圖讓他們的代碼更改包含在主流Linux中。Google的工程師帕特里克·布雷迪（Patrick Brady）曾在該公司的開發者大會中表示過「Android不是Linux」，而他在周刊《Computerworld》補充指「讓我替你簡化一下，要是沒有Linux，這裡就沒有Android」。《Ars Technica》寫道：「儘管Android是建立在Linux內核之上的，但該平台與傳統的Linux堆棧桌面幾乎沒有共同之處。」
2010年2月3日，由於Google在Android核心開發方面和Linux社群方面開發的不同步，Linux內核開發者葛雷格·克羅哈曼把Android的驅動程序從Linux內核「狀態樹」（staging tree）上除去。2010年4月，Google宣布將派遣2名開發人員加入Linux核心社群，以便重返Linux核心。2010年9月，Linux核心開發者Rafael J. Wysocki添加了一個修復程序，使得Android的“wakelocks”可以輕鬆地與主線Linux核心合併。 2011年8月，Linux內核最早作者的林納斯·托瓦茲說：「Android和Linux最終都會重新回到一個共同的內核，但它可能不會持續4-5年」。2011年12月，葛雷格·克羅哈曼（Greg Kroah-Hartman）宣布啟動Android的主流項目，其目的是要將一些Android驅動程式、修補程式及功能重新放進Linux內核中，從Linux 3.3開始。經過從前多次的嘗試合併後，Linux在3.5內核中，包括自動休眠和喚醒鎖功能功能。其界面是相同的，但是上游的Linux實現了容許兩種不同的中止模式：記憶體（Android使用的傳統中止模式）及磁碟（已知桌面上的冬眠）。Google維護著一個公共代碼存儲庫，包含著他們對Android的Rebasing到最新穩定的Linux版本的實驗工作。
Android裝置的快閃記憶體被分成幾個分區，例如codice_1用於作業系統本身，而codice_2是用於用戶數據和應用程式的安裝。跟Linux桌面發行版相比，Android設備的擁有人都沒有給予超級用戶的進入作業系統的權限，以及例如codice_3是唯讀記憶體的敏感分區。然而，檔案系統階層標準是可以透過利用Android中的安全漏洞來獲取，那是開源社區經常使用它來增強其設備的功能，惡意的一方還可以透過安裝電腦病毒及惡意軟件來惡意獲取系統資料。
根據Linux基金會的說法，Android是個Linux發行版，該基金會由Google的開源部門主管及幾位記者組成，其他人例如Google的工程師帕特里克·布拉迪（Patrick Brady）等，布拉迪表示在傳統類Unix系統的Linux發行意義上，Android並不是Linux；Android不包括GNU C函數庫（它利用 Bionic作為替代C數據庫），以及Linux發行版中常見的一些其他組件。
隨著2017年Android Oreo的推出，Google基於安全考慮，開始要求新附帶系統單晶片的設備具有Linux內核版本4.4或更高版本，現有的裝置升級到Android Oreo，以及與舊的系統單晶片一起推出的新產品，均不受此規則所限。
在Linux內核之上，有一些由C所寫的中介軟體、函數庫和應用程式介面，以及運行包含Java兼容庫的應用框架上應用程式。Linux內核的開發則繼續獨立於Android的其他源代碼項目。
截至5.0版本，Android利用Dalvik虛擬機器作為程式虛擬機器，它與（JIT）來執行Dalvik「DEX-代碼」（Dalvik的可執行程式），這通常是由Java位元組碼一同翻譯而來。繼基於跟踪的JIT的原則，除了解讀大多數應用程序代碼外，Dalvik執行編譯及每當應用程序啟動時，選擇本機執行的頻繁執行代碼段（痕跡）。Android 4.4引入Android Runtime（ART）作為新的運作環境，在安裝應用程式時，它會使用（AOT）來把應用程序字節碼完全編譯為機器語言。在Android 4.4中，ART是一項實驗性功能，默認情況下不啟用；它成為Android 5.0的下一個主要版本中唯一的運作選項。2015年12月，Google宣布Android的下一個版本將會切換到基於OpenJDK項目的Java實行方式。
Android的C標準函式庫及Bionic都是由Google專門為Android而開發的軟件，作為BSD標準C程式庫代碼的推導。Bionic本身已跟特定於Linux內核的幾個主要特點而設計。使用Bionic而不是GNU C函數庫（glibc）或uClibc的主要好處是：它運行時間的足跡較小，以及對低頻CPU進行優化。與此同時，Bionic根據BSD許可條款而獲得許可，當中Google找到更適合Android的整體許可模式。
針對不同的許可模式，Google於2012年底將Android中的藍牙堆棧從GPL許可的轉移到Apache許可的BlueDroid。
Android默認情況下並沒有本機X Window系統，也不支援整套標準GNU庫。這使現有Linux應用程式或程式庫都難以移植到Android，直至Android的的r5版本完全以C或C++編寫的應用程序以獲得支援 由C所編寫的程式庫也可以透過注入一個小墊片及使用Java本地介面（JNI）以在應用程式中使用。
自Android Marshmallow發布以來，一系列指令實用程序的「」取代了之前Android版本中類似「Busybox」系列（"當Android於默認情況下不提供命令列介面時，它主要供應予應用程序使用"）。
Android也有另一個作業系統，名為「Trusty作業系統」，作為「Trusty」當中的一部分，軟件組件在行動裝置中支援著一個可信執行環境（TEE）。「Trusty和Trusty API是 可調整的...」Trusty OS的應用程式可以由C或C++所編寫（C++的支援是有限的），他們可以進入一個小型的C程式庫...所有Trusty應用程式都是單線程的；多線程的用戶空間目前並不支援...第三方應用程式的開發並非支援當前版本，而作業系統和處理器上使用軟件，為「受保護的內容執行DRM框架」。TEE還有許多其他用途，例如行動支付、銀行業的保安、全磁碟加密、多重身份驗證，裝置重設保護、重播保護的持久性存儲、無線顯示受保護的內容（強制轉換）、安全的PIN和指紋處理，甚至是惡意軟件檢測。
Android的原始碼是由Google在開源許可下發布，其開放的性質鼓勵著一個龐大的開發者社區及發燒友利用開源碼作為社區驅動項目的基礎，它可為舊設備提供更新、為高級用戶增加新功能，或最初隨附其他作業系統的裝置引入Android系統。這些社區開發的版本通常比較透過官方製造商／運營商的渠道更快為裝置帶來新功能和更新的，亦具有相當質量的水平；為不能再接收官方更新的舊裝置提供持續性支援；或把Android帶到正式發布使用其他作業系統的裝置上，例如TouchPad。社區發布經常出現Root前並包含由原始供應商並未提供的修改，例如讓裝置內處理器超頻或是調高／低電壓的能力。CyanogenMod是社區中使用最廣泛的韌體，惟現已停產並由LineageOS繼任。
從歷史上看，裝置製造商及行動運營商通常都不支持第三方韌體的開發。製造商對使用非官方軟件的裝置功能不正常，以及由此產生的支援費用表示擔憂。此外，如CyanogenMod般經修改的韌體有時也會提供例如Tethering等...的功能，否則運營商將收取額外費用。因此，許多裝置中常見的技術障礙，包括鎖定啟動程式及限制訪問root的權限都是常見於許多設備中。然而，隨著社區開發的軟件越來越受歡迎，美國國會圖書館館長在發表聲明之後，允許行動裝置進行越獄，製造商和運營商經已對第三方開發軟件的立場軟化，包括HTC、摩托羅拉、三星及索尼，他們提供支持和鼓勵發展。因此，隨著時間的推移，由於越來越多的裝置隨附著已解鎖或可解鎖的啟動程式，繞過硬件限制的規避而安裝非官方韌體的需要降低了，這類似於Nexus系列手機，雖然他們通常要求用戶放棄為裝置進行保修。然而，儘管製造商已經接受，但美國的一些運營商仍然要求手機被鎖定，此讓開發人員和客戶感到沮喪。
2013年9月，美國及英國的情報機構—美國國家安全局（NSA）及英國政府通訊總部（GCHQ）分別披露作為更廣泛的一部分，他們可以進入iPhone、黑莓手機及Android裝置中，存取用戶的數據。據報導，他們幾乎能夠閱讀所有智能手機上的資訊，包括短訊、位置、電郵及備忘錄。2014年1月，進一步的報告顯示情報機構擁有攔截個人資訊傳輸的能力，他們透過社交網絡及其他流行的應用程式如《憤怒鳥》，以用於廣告和其他商業原因而收集用戶的個人資訊。根據《衛報》的報導，GCHQ有不同應用程式和廣告網絡的Wiki風格指南，以及可以從每個數據中抽取不同的資訊。在該周後期，芬蘭的憤怒鳥開發者Rovio娛樂宣布，鑑於這些啟示，他們正重新考慮與其廣告平台的關係，並呼籲更廣泛的同業也應這樣做。
這些文件顯示情報機構進一步努力攔截從Android和其他智能手機中Google地圖的搜索及查詢，以收集大量的位置信息。儘管《衛報》指出「技術部門是如何收集和使用信息，特別是對於美國以外的人，他們所享有的隱私保護比美國人少，這些最新的披露也可能會引起公眾越來越多的關注」，然而NSA及GCHQ堅持認為他們的活動都符合所有相關的國內和國際法律。
維基解密公佈了2013-2016年代號為的洩露文件，當中詳細說明了中央情報局（CIA）進行電子監視和網絡戰的能力，包括損害大多數智能手機的作業系統（包括Android）的能力。
由於Android作業系統的自由和普及性，一些惡意程式和病毒也隨之出現。2010年8月，卡巴斯基病毒實驗室報告指發現到Android系統上首個木馬程式，並將其命名為「Trojan-SMS.AndroidOS.FakePlayer.a」，這是一個通過短訊方式感染智慧型手機的木馬程式，並且已經感染了一定數量的Android設備。除了透過短訊的感染方式，這些Android木馬程式還可以偽裝成一些主流的應用程式，並且還可以隱藏於一些正規的應用程式之中。
來自防毒公司趨勢科技的研究，他們列出最常見Android韌體的類型為踐踏優質服務，在未經用戶同意或甚至是用戶不知情下從受感染的手機發送短訊至。其他惡意軟件於裝置上顯示不需要或侵入性廣告，或將用戶的個人信息發送至未經授權的第三方。據報導，Android上的安全威脅正在呈幾何級數式地增長；然而，Google的工程師辯論著安保公司出於商業原因而誇大Android系統上的惡意軟件和病毒威脅，並指責安保行業玩弄恐懼而向用戶推銷病毒防護軟件。Google堅持危險的惡意軟件其實是非常罕見的，而芬安全曾進行的一項調查顯示，只有0.5％的Android惡意軟件是來自Google Play商店。
儘管Google通過定期的檢查撤除這些存在於Google Play商店上的惡意程式和病毒，但是這並不能完全阻止其他病毒通過第三方網路的方式產生並且傳播。2015年8月，Google宣布Google Nexus系列中的裝置將會開始每月收到安全性修補程式。Google還寫道：「Nexus裝置將會在至少兩年內繼續獲得重大更新，而安全性修補程式從裝置透過Google Store購買起的18個月內，或從初始可用性起計算三年以上的安全補丁。」接下來的10月，劍橋大學的研究人員得出結論，由於缺乏更新和支援，87.7％使用中的Android手機有已知但未修補安全漏洞。2015年8月，《Ars Technica》的榮恩·阿馬德奧（Ron Amadeo）也寫道：「Android原先設計最重要的是被廣泛採用。Google從頭開始，由0%的市場佔有率，所以它很高興放棄控制權並讓每個人於採納的桌上佔一席位...現在，儘管Android擁有全球智能手機市場約75-80％的市場佔有率—使它不僅是世上最流行的行動作業系統，亦可說是現時最流行的作業系統。因此，安全性已成為了一個大問題。當Android生態系統沒有設備要更新，指令鏈的設計回歸，但Android仍然沿用軟件更新，它只是起不了作用。」隨著Google每月更新時間表的消息出來後，包括三星和LG在內的一些製造商承諾每月發布安全性更新。但是正如傑瑞·希爾登布蘭德（Jerry Hildenbrand）於2016年2月的《Android中央》所指，「相反，我們在幾種極少數機型的特定版本中得到了一些更新，還有一堆破碎了的承諾」。
2017年3月，在Google的安保博客的帖子上，Android的安保主管阿德里安·路德維希（Adrian Ludwig）及梅爾·米勒（Mel Miller）寫道：「在2016年，來自200多家製造商，有超過735,000,000個裝置獲得平台的安全性更新」，並且「我們的運營商及硬件合作夥伴幫忙為這些更新擴展了部署，在2016年最後一個季度為全球排名首50位的超過一半裝置發布更新」。他們還寫道：「截至2016年底，大約有一半使用中的裝置在過去的一年並沒有接收到平台的安全性更新」，並指他們的工作將繼續專注於精簡安全性更新程序，以便製造商進行部署。此外，對於《TechCrunch》的評論中，路德維希表示，安全更新的等待時間已從「6至9星期縮減至數天」，截至2016年底，在北美約有78％的旗艦裝置都獲得最新的安全性更新。
修補核心作業系統中發現的錯誤通常都不會送達到老舊及低價裝置的用戶手上。然而，Android的開源特性容許安保承包商採用現有設備，並把它們改編用於高度安全性的用途上，例如：三星跟通用動力合作，透過他們的開放核心實驗室的收購，以在「Knox」的項目上重建「果凍豆」（Android 4.4）。
Android的智能手機能夠報告Wi-Fi接入點的位置（在電話用戶四處行動時遇到），構建包含數億個此類進入點物理位置的數據庫。這些數據庫構成了用於智能手機中電子地圖的定位，讓他們使用應用程式如Foursquare、Google定位、Facebook定位，並能提供基於該位置的廣告。第三方的監控軟件，例如TaintDroid，那是由學術研究資助的項目，在某些情況下，可以檢測到用戶的個人資訊何時從應用程式發送至遠端伺服器。
目前Android作業系統上已經擁有不同公司的殺毒軟件來防止裝置中毒，例如Avast、F-Secure、Kaspersky、Trend Micro、Symantec、金山毒霸等防護軟體也已經發布了Android版本。
某些病毒，目前經過Cross-Compile的測試，證實它們在Linux上無法正常運作。
2018年11月，知名Android軟體Magisk的開發者topjohnwu在XDA上發帖稱，現在很多Android手機存在系統漏洞，該漏洞可使第三方應用程序在不被用戶授權的情況下監視其它程序的運行，其中可能涉及到個人隱私的泄露問題，值得關注。
Android系統具有沙盒機制。沙盒於系統中是一個分離的區域，該區域無法獲取系統的其他資源，除非在安裝應用程式時，用戶明確地授予其獲取資源的權限。然而，這一限制對於出廠時預先安裝的應用程式則可能無法實現。例如預先安裝的相機應用程式，在沒有完全禁用相機的情況下，無法關閉麥克風的權限。這個情況在Android的版本7和8當中也有效。所有的應用程式都可先被簡單地解壓縮到沙盒中進行檢查，並且將應用程序所需的權限提交給系統，再將其所需權限以列表的形式展現出來供用戶查看。例如一個第三方的瀏覽器需要「連接網絡」的權限，或者一些軟體需要撥打電話，或發送短訊等。用戶可以根據所需權限來考慮自己是否需要安裝，應用程式只能在用戶同意之後才能進行安裝。
2012年1月，美國國家安全局發布了SE Android（原本名為Security Enhanced Android，後來改名為SE for Android或Security Enhancements for Android）的開放源碼專案及程式碼，使Android系統支援強制存取控制（Mandatory Access Control）以增加系統安全性。
自2012年2月起，Google使用其惡意軟體掃描器Google Bouncer監察和掃描在Google Play商店上的應用程式。2012年11月，Google於Android Jelly Bean推出「驗證應用程式」的功能，作為作業系統的一部分，掃描來自Google Play和第三方來源的所有應用程式，以防止惡意行為。「驗證應用程式」最初只在安裝期間進行，然而它在2014年的更新後不斷地掃描應用程式，並在2017年透過「設定」中的選項，讓用戶可見到該功能。
在安裝「驗證應用程式」前，Google Play商店會顯示一系列應用程序所需的要求，查閱這些權限後，用戶可以選擇接受或拒絕，但必須要在接受的情況下才能安裝應用程式。
在Android Jelly Bean中，其原生應用程式管理機制App Ops首次被引入，但並未開放讓一般用戶使用，直至Android Marshmallow，系統啟用其原生應用程式的權限控制（並非App Ops），它容許用戶在程式安裝後仍能對特定類別的權限使用進行開關，若應用程式的某組權限使用被關閉並準備進入相應權限的方式時，系統會詢問用戶是否容許。
在Android Marshmallow之前，其權限系統是以「一刀切」的方式進行，應用程式開發商會申請一些非必需的進入權限，或是申請把用戶的私隱資訊作暗中收集、使用、發送至開發商的伺服器；高端用户可以透過取得root權限增加控制程式或修改程式的安裝文件，以仔細限制程式的使用權限，或當中涉及數據的運用，然而程式對權限只能在安裝時選擇「全部同意／全部拒絕」的選項經常為人詬病。
在Marshmallow中，應用程式不再在安裝時自動授予其所有指定權限，它會以「選擇加入系統」來代替。當應用程式請求授予某一權限時，系統會就是否授予該權限詢問用戶。應用程式會記著所授權限，授權設定亦可由用戶隨時更改。但是，預先安裝的應用程式不能總是以此方法卸載。在某些情況下，用戶可能無法拒絕預先安裝的應用程式的某些權限，甚至無法禁用它們。就如Google Play的應用程式，無法卸載或禁用。任何強制停止的嘗試的結果只會導致應用程式自動重啟。新權限僅供利用軟體開發套件（SDK）為Marshmallow開發的應用程序使用，舊的應用程式將繼續使用以前沿用沒有中間或妥協的方式。對於這些應用程式，其權限仍然可以被撤銷，但這可能會妨礙它們正常運作，並會因此顯示警告。
2013年8月，Google發布了Android設備管理器，那是一項於同年12月發布的Android應用程序，它容許用戶利用他們的Android裝置作遠程跟踪、定位及抹除的服務，該應用程式於2017年5月重新命名為「尋找我的手機」。在2016年12月，Google推出可信聯繫人的應用程式，讓用戶在緊急情況下要求取得親人的位置追踪。
Android作業系統的原始碼是開源碼：那是由Google開發的，在發布新版Android的同時公開發布源代碼，一切程式碼為公開免費的。Google發布了大部分的源代碼（"根據開放手機聯盟所開發的非Copyleft的Apache授權條款2.0下，允許修改和再分配，剩下的Linux内核部分則延續GPL第2版的許可"），當中包括網絡和電話解決方案堆棧。該許可證並不授予「Android」的商標權利，所以設備製造商和無線運營商必須根據個人合同向Google獲得許可。Google也會與硬件製造商合作生產旗艦設備（Nexus系列的一部分），它以包含新版本的Android為特色，然後在該裝置發布後公開其源代碼。Google也不斷發問卷和開放修改清單、更新情況及程式碼來讓任何人看到並且提出意見和評論，以便按照用戶的需求改進Android作業系統。Android版本中唯一沒有立即發布其源代碼的是僅限於平板電腦3.0使用的「蜂窩（Honeycomb）」版本，其原因是根據安迪·魯賓於Android的官方博客文章指，是因為該版本是爲了摩托羅拉Xoom而倉促開發，他們並不希望第三方試圖把適用於智能手機的Android版本套用在平板電腦上以創造「非常糟糕的用戶體驗」。
只有基礎的Android作業系統（包括一些應用程式）才是開源軟件，任何廠商都不須經過Google和開放手持設備聯盟的授權隨意使用Android作業系統；大多數Android裝置都附帶著大量的專有軟件，例如是Google流動服務，當中包括Google Play商店、Google搜尋，以及Google Play服務 — 那是一個提供與Google提供的服務應用程式介面集成的軟件層。這些應用程式必須由裝置製造商從Google得到許可，並且只能在符合其兼容性指引及其他要求的配備裝置上，任何廠商都不能在未授權的情況下在其產品上使用Google的標誌和應用程序。除非生產商能證明其生產的裝置符合Google兼容性定義文件（CDD），才能在智慧型手機上預載屬於Google的應用程式。所有符合Google生產規定的智能手機廠商才可以在其產品上印有「With Google」的標誌。由製造商生產的定制，認證的Android發行版（例如是TouchWiz及HTC Sense），也可以使用他們自己的專有軟件，以及新增並不包括在Android作業系統中的股票應用程式，以替換Android中某些股票的應用程式。對於設備中的某些硬件組件，這裡可能還需要的驅動程式的使用。
Google僅將其流動服務軟件以及Android的商標授權予符合Android兼容性計劃中指定的Google的兼容性標準，因此這使作業系統本身有著重大變化的Android分支（不包括任何Google的非免費組件）跟其所需的應用程式保持不兼容，並且必須隨附替代軟件，以替代Google Play商店中的市場。此類Android分支的例子有亞馬遜的Fire OS（那是用於為亞馬遜服務的Kindle Fire系列平板電腦）、諾基亞X軟件平台（的分支，主要用於為諾基亞及微軟服務），以及由於在某些地區一般都無法使用Google服務（例如中國大陸），故排除了Google應用程式的其他分支。2014年，Google也開始要求所有授權使用Google流動服務軟件的Android裝置的啟動畫面上顯示一個突出的「由Android提供支援」的標誌。Google還強制執行了在裝置上設置Google流動服務及優惠捆綁計劃，包括強制捆綁整個Google主要應用程式套件，和Google搜索的捷徑，以及Google Play商店的應用程式必須以預設配置或在主畫面的預設配置附近。
從前在Android的早期版本中使用AOSP代碼的一些股票應用程式及元件，例如搜尋、音樂，行事曆及位置API都被Google遺棄，以支持透過Play商店分發的非免費替代品（Google搜尋、Google Play音樂及Google行事曆）和Google Play服務，它們不再是開源的。此外，某些應用程序的開源變體還排除非自由版本中存在的功能，例如相機中的全景相片（Photosphere），和在預設主畫面上的Google即時資訊（"由「Google Now Launcher」的專有版本專用，其代碼嵌入於主要Google應用程式的代碼中"）。這些措施可能旨在阻止分叉並鼓勵符合Google商業許可的要求，作為大多數作業系統的核心功能（以及第三方軟件）依賴於Google獨家授權的專有組件，並且它需要大量的開發資源來開發一套替代套件和API來複製或把它們替換。不使用Google組件的應用程式也會處於功能劣勢，因為他們只能使用作業系統本身包含的API。
2018年3月，據報導Google開始阻止「未經認證」的Android裝置使用Google流動服務軟件，並顯示一條警告指，「設備製造商已預載了未經Google認證的Google應用程式及服務」。自定義ROM的用戶能夠將他們的裝置ID以他們的Google帳戶註冊來刪除此障礙。
包括大多數Android OEM的開放手機聯盟的成員，被禁止簽訂生產運行Android分支的設備的合同；2012年，宏碁被Google強行中斷生產運行由阿里巴巴集團開發的AliOS的設備，威脅其若不停止則要將其從聯盟中移除，因為Google認為該平台是Android的不兼容版本。阿里巴巴集團為這些指控進行辯護，爭辯指其作業系統是Android的獨特平台（主要使用HTML5應用程式），但是它整合了Android平台的部分內容，容許向後兼容第三方Android軟件。事實上，這些裝置確實附帶了一個提供Android應用程式的應用商店；然而，它們大多數都是盜版軟件。
作業系統與應用程式的溝通橋樑，並用分為兩層：函式層和虛擬機器。
Bionic是Android改良libc的版本。Android包含了Chrome流覽器引擎。Surface flinger是就2D或3D的內容顯示到螢幕上。Android使用工具鏈為Google自制的Bionic Libc。
Android採用OpenCORE作為基礎多媒體框架。OpenCORE可分7大塊：PVPlayer、PVAuthor、Codec、PacketVideo Multimedia Framework（PVMF）、Operating System Compatibility Library（OSCL）、Common、OpenMAX。
Android使用Skia為核心圖形引擎，搭配OpenGL/ES。Skia與Linux Cairo功能相當，但相較於Linux Cairo，Skia功能還只是陽春型的。2005年Skia公司被Google收購，2007年初，Skia GL源碼被公開，目前Skia也是Google Chrome的圖形引擎。
Android的多媒體資料庫採用SQLite資料庫系統。資料庫又分為共用資料庫及私用資料庫。使用者可透過ContentProvider類別取得共用資料庫。
Android的中間層多以Java實作，4.4版之前使用特殊的Dalvik虛擬機器。Dalvik虛擬機器是一種“暫存器型態”的Java虛擬機器，變數皆存放於暫存器中，虛擬機器的指令相對減少。5.0版起改用Android Runtime（ART）。
Dalvik虛擬機器可以有多個實例，每個Android應用程式都用一個自屬的Dalvik虛擬機器來執行，讓系統在執行程式時可達到最佳化。Dalvik虛擬機器並非執行Java字節碼，而是執行一種稱為.dex格式的檔案。
Android的硬體抽像層是能以封閉源碼形式提供硬體驅動模組。HAL的目的是為了把Android framework與Linux kernel隔開，讓Android不至過度依賴Linux kernel，以達成“內核獨立”（kernel independent）的概念，也讓Android framework的開發能在不考量驅動程式實作的前提下進行發展，以達到壟斷GPU市場的目的。
HAL stub是一种代理人的概念，stub是以*.so档的形式存在。Stub向HAL“提供”操作函数，并由Android runtime向HAL取得stub的操作，再回调这些操作函数。HAL里包含了许多的stub（代理人）。Runtime只要说明“类型”，即module ID，就可以取得操作函数。
Android是執行於Linux kernel之上，但並不是GNU/Linux。因為在一般GNU/Linux裏支持的功能，Android大都沒有支援，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android又以bionic取代Glibc、以Skia取代Cairo、再以OpenCORE取代FFmpeg等等。Android為了達到商業應用，必須移除被GNU GPL授權證所約束的部份，Android並沒有用戶層驅動（user space driver）這種東西。所有的驅動還是在內核空間中，並以HAL隔開版權問題。bionic/libc/kernel/ 並非標準的內核頭文件（kernel header files）。Android的內核頭文件是利用工具由Linux內核的頭文件所產生的，這樣做是為了保留常數、資料結構與巨集。
Android的核心基於Linux，除了核心之外，則是中介層、資料庫元和用C/C++編寫的API以及應用程式框架。Android的應用程序通常以Java資料庫元為基礎編寫，運行程序時，應用程式的代碼會被即時轉變為Dalvik dex-code（Dalvik Executable），然後Android作業系統通過使用即時編譯的Dalvik虛擬機來將其運行。
目前Android的Linux kernel控制包括安全、記憶體管理、進程管理、網路堆疊、驅動程式模型等。下載Android源碼之前，先要安裝其構建工具Repo來初始化源碼。Repo是Android用來輔助Git工作的一個工具。
透過前身為Android Market的網上商店平臺，提供應用程式和遊戲供用戶下載，是Android的官方应用商店。截至2013年7月，官方認證應用程式數量突破100萬，超過蘋果App Store成為全球最大應用商店。中文App名稱為「Play 商店」
2009年2月，Google推出Android Market线上應用程式商店，用户可在该平台网页寻找、购买、下载及评级使用智慧型手機应用程序及其他内容。第三方軟體開發商和自由開發者則可以通過Android Market發布其開發的應用程序。在2011年12月，Android Market上的應用程序下載量超過100億次。同時，全球已有1億3千萬部Android設備在Android Market即現在的Google Play上下載過軟體。
只有通過Google許可並且認證的廠家才能在其產品設備上安裝Google服務框架和Google Play。同時受到部分地區和國家的政策影響，Google根據部分地區和國家的政策對Google Play上的內容進行了過濾，因此各地區和國家看到的內容不一樣。此外，受到部分地區和國家的電信運營商的影響，Google Play在部分地區和國家可能不可使用。
Google Play內的付費程序在許多國家與地區內提供，如美國、英國、瑞典、德國、斯裡蘭卡、泰國、越南、香港、臺灣等。由於受到谷歌退出中国大陆事件影響，目前Google Play的服務還沒有擴展到中國大陸地區，但大陸用戶仍可通過國際信用卡和相關的免費軟體來完成購買。需要注意的是，通過這種方法購買的軟體可能不會得到當地承認的發票。
除了Google的Google Play之外，還有其他公司的應用程式市場，如亞馬遜公司的Amazon Appstore，三星公司的三星應用商店，Fetch，AppBrian，與中國國內的酷安、豌豆莢等。
此外，Google Play還提供在Android系統後台對安裝的應用程序進行驗證的服務，以最大程度防範惡意軟件的侵害。
2014年11月，Google已表示將支持中國開發者開發Google Play應用。
在早期的Android應用程序開發中，通常通過在Android SDK（Android軟體開發包）中使用Java作為編程語言來開發應用程序。開發者亦可以通過在Android NDK（Android Native開發包）中使用C語言或者C++語言來作為編程語言開發應用程序。同時Google還推出了適合初學者編程使用的Simple語言，該語言類似微軟公司的Visual Basic語言。此外，Google還推出了Google App Inventor開發工具，該開發工具可以快速地構建應用程式，方便新手開發者。
2016年5月20日，Google在Google I/O上表示，將會把 Google Play商店和Android App帶到Chrome OS中，使Chrome OS可以執行Android APP增加推行Chromebook和Chromebox的動力，解決該平台應用程式不足的問題；此外Chromebook在美國市場出貨量已經超越蘋果Mac。
Google把Android應用程式整合進Chrome OS有市場傳言Google的目的是想將兩者合併，但Android、Chrome OS 與Google Play部門的資深副總裁Hiroshi Lockheimer在專訪中駁斥外界傳言，稱並不會將兩者合併，Chrome OS更像是一台電腦，以桌面、檔案管理、鼠標和鍵盤為基礎，再搭配App，而Android則是以觸控App為核心，兩者的市場模式不同並不會嘗試合併。
在中國大陸生產並售賣，或在境外生產、由當地代理商入口、在中國大陸售賣的裝有Android作業系統的智慧型手機（俗稱行貨），部分会把境外版常附帶的部分Google應用程式（包括Google服務框架）刪除，替換為中國大陸功能相同或相似的應用，即使這些裝置已獲得Google相容性認證及使用授權（CTS及GMS）。而部分手机（如搭载MIUI的小米手机）会在搭载Google服务框架的同时提供禁用的选项，以达到省电的需要。因此，中國大陸用戶往往需要自行重新安裝Google程式（部分品牌還需要將手機root之後重新刷入Google服務框架）才能使用Google相關的應用服務。能使用Google服務的標誌是可以在系統設置中的法律信息選項中找到“Google法律信息”選項。如果沒有，則此機已刪除Google服務框架。但通過非正式管道流入中國大陸販售市場的Android裝置（俗稱水貨），則基本不受此影響（但部分裝置的Android系統內則被一些非正規供貨商額外預裝了某些應用程式，可能會精簡Google服務框架等組件）。而在中國大陸生產，並在境外銷售的裝有Android作業系統的智慧型手機，亦不受此影響，但少數裝有Android作業系統的智慧型手機（例如華為近期推出的機型，由於美國制裁不能預裝Google服務），仍然需要自行重新安裝程式才能使用Google相關的應用服務。
Android於2007年亮相時獲得的反應冷淡，雖然Google曾與備受尊敬的科技公司合作組建開放手機聯盟，分析師們對此留下深刻印象，但當時仍不清楚手機製造商是否願意用Android取代現有的作業系統。對於開源碼的想法，基於Linux開發平台引起了人們的興趣，但面對著來自智能手機市場的老牌企業（如諾基亞和微軟），以及正在開發中的Linux行動作業系統作為其競爭對手。這些老牌廠商持著懷疑的態度，諾基亞被引述說：「我們不認為這是一種威脅」，而微軟Windows Mobile團隊成員指「我不明白他們將會產生的影響」