Windows on mitmetegumiline ja mitmekasutaja OS, mille kernelikomponendidon mitmekihilise ülesehitusega. Alumine kiht (HAL) on ainus riistvarast sõltuv süsteemi osa ja see loob ülemistele kihtidele standardse liidese riistvara kasutamiseks. HAL'i kohal olev kiht (kernel) sisaldab OS'i peamist funktsionaalsust tagavaid mehhanisme (plaanur, katkestuste haldur, jne) ja suhtlemiseks riistvaraga on kerneli ning HAL'i vahel riistvara draiverid. Ülemine kiht on Executive, mis sisaldab protsessori, mälu ja seadmete haldureid, failisüsteemi, turvaseadete haldurit ning graafilist kasutajaliidest.

Joonis 2‑20. Windows'i arhitektuur (Allikas: Learning Materials for Information Technology Professionals (EUCIP-Mat))

Windows'i kernelist väljapoole jääv osa sisaldab Win32 API, mis pakub (kasutajasõbralikku) liidest süsteemikutsete edastamiseks rakendustele.

Windows'is on protsess seotud unikaalse numbrilise identifikaatori, virtuaalmälu ja kaitseatribuutidega Windows pakub unikaalse süsteemikutse protsesside loomiseks (kannab nime createprocess), mis teeb ära sama töö nagu kaks Linuxi kutset fork ja exec. Protsess sisaldab algselt ühtainust haru, kuid see saab luua uusi harusid kasutades süsteemikutset createthread. Protsesse saab rühmitada protsesside komplektiks, millel on mõned ühised omadused, näiteks kasutatav kettakvoot.
Windows pakub arendatud kaitsemehhanisme, mida võib kasutada failidele, kataloogidele ja mis tahes muule kernelis olevale objektile nagu protsess või harudeskriptorile, mäluhaldustabelitele, failisüsteemi poolt kasutatavatele andmestruktuuridele, jne. juurdepääsu kontrollimiseks.

Iga süsteemi objekt (k.a. failid ja kataloogid) on seotud andmestruktuuriga, mis sisaldab tema kohta käivaid kaitseatribuute. Objekti kaitseatribuudid on määratud vastavalt pääsuloendite mudelile, seega sisaldavad need protsesside hula, millel on lubatud ligipääs objektile, ning operatsioonide hulka, mida iga protsess võib objektil sooritada.
Executive on kerneli komponent, mis vastutab süsteemi turvameetmete jõustamise eest, sel eesmärgil kontrollib see kõigi protsesside poolt teostatavaid kõiki operatsioone.