Hệ thống đơn tác vụ chỉ có thể chạy một chương trình tại một thời điểm, trong khi hệ điều hành đa tác vụ cho phép nhiều chương trình chạy đồng thời. Điều này đạt được bằng cách chia sẻ thời gian, trong đó thời gian của bộ xử lý được chia sẻ với nhiều quá trình. Mỗi quá trình này bị gián đoạn lặp đi lặp lại trong các lát thời gian bằng cách dùng một hệ thống con lập lịch tác vụ của hệ điều hành. Đa nhiệm có thể được đặc trưng trong các loại hợp tác và pre-emptive. Trong đa nhiệm phủ đầu, hệ điều hành cắt thời gian CPU và dành một vị trí cho mỗi chương trình. Hệ điều hành giống Unix, chẳng hạn như Solaris và Linux — cũng như không giống Unix, chẳng hạn như AmigaOS — hỗ trợ đa nhiệm pre-emptive. Đa nhiệm hợp tác đạt được bằng cách dựa vào mỗi quá trình để cung cấp thời gian cho các quá trình khác theo cách thức xác định. Phiên bản 16-bit của Microsoft Windows sử dụng đa tác vụ hợp tác; Phiên bản 32-bit của cả Windows NT và Win9x đều sử dụng tính năng đa tác vụ pre-emptive.