前两个版本的Windows可以说是一些实验之作，而1990年5月发布的Windows 3.0可以说是一个经过跳跃式的发展的成熟作品。Windows 3.0继续发掘80386处理器的潜力，它支持386增强模式下运行，这个模式支持32位寻址，并开始支持分页功能，分页功能是一个很重要的功能，从386之后，操作系统开始实现了虚拟内存功能。为了兼容之前的应用程序，Windows 3.0仍然是一个16位的操作系统，没有利用到386的32位能力。

　　在架构上，为了更好地支持从Windows 1.0开始就带来的协同多任务功能，Windows 3.0建立了一个基于虚拟设备驱动（VxD驱动）的驱动模型，这种驱动模型对硬件设备做了抽象，从而允许在不同的程序之间共享硬件资源。在之前的系统中，由于使用的是实模式驱动，配置麻烦并很容易造成冲突。除此之外，多个MS-DOS应用程序现在运行在虚拟8086模式下，从而也实现了真正的多任务运行，在之前的版本中，MS-DOS程序只能全屏运行，并且只有当前的程序是在运行。

Microsoft Windows 3.0 1990年5月

Windows 3.0界面

　　随后，1991年秋微软发布了Multimedia Extensions多媒体扩展，包括了对声卡和CD-ROM两个设备的主要支持。在1982年3月18日发布的Windows 3.1的改进不仅仅是一个0.1的改进，这个版本加入了两个重大的改进，一个是集成了对多媒体扩展的支持，造就了声卡产业；一个是引入可缩放的TrueType字体技术，最终使得Windows成为了重要的桌面出版平台。可以说，到了3.1版本，Windows系统已经非常成熟了，Windows 3.1很快开始流行，得到了广泛的应用。

Microsoft Windows 3.1，1992年

　　接下来，微软又分别在1992年底和1993年底发布了Windows for Workgroups 3.1和Windows for Workgroups 3.11，加入了对网络的支持。接着1992年微软正式进入中国，Windows 3.x逐渐开始在国内流行起来。94年微软还发布了一个Windows 3.2系统，它实际上是一个只有中文版的版本。 

Microsoft Windows for Workgroups 3.11，1993年