在谈及Windows的内核的时候，我们首先介绍一下Windows NT的架构。Windows 9x系列采用的是单内核的设计，而Windows NT则是微内核的设计，它们是很不相同的。如Windows 2000、Windows XP/Windows Server 2003、Windows Vista/Windows Server 2008一直到现在的Windows 7/Windows Server 2008 R2，都是基于、沿用了Windows NT的架构设计。
在199x年，微软与IBM合作开发OS/2决裂，之后，微软来自原DEC的人马开始专心制作盖茨梦想中的操作系统，新的操作系统部分基于OS/2 3.0，同时还带有DEC VMS的因素，这个操作系统被命名为Windows NT，NT就是New Technology新技术的意思。
Microsoft Windows NT 3.1，1993年，一直到现在，发展了16年
为此什么称之为NT呢？Windows NT采用了全新的设计思想，这牵涉到操作系统内核上的理念。在80年代前，主流的操作系统，要么是属于原始的没有内核的产品，要么属于单内核产品，到了80年代，学术界开始流行一种微内核的风潮，出现了如Mach（1985年）这样的经典微内核操作系统。典型的单内核系统则有各种Unix和类Unix。
在一个分层设计的操作系统中，为其他组件提供最基本的系统功能的部件就叫做内核。单内核就是单个大的进程映像中集成了操作系统中所有基础功能，而微内核就是在内核中仅集成了经过挑选的、基本的功能，其它的操作系统功能构建在其上——用户应用程序再构建其上。微内核的设计可以让系统变得更模块化，带来可移植性和新功能开发上的好处，此外操作系统层次更明晰，维护也会更加方便。
在用到新的微内核设计的同时，Windows NT就需要采用流行的双模式（Dual Mode）设计，整个系统分成两部分运行在两种特权等级下。两种特权等级分别是用户模式（User Mode）和监察者模式（Monitor Mode）或者系统模式（System Mode ），后者通常叫做核心模式（Kernel Mode）。操作系统的大部分都运行在核心模式，而用户程序则运行在用户模式，受到操作系统的监视、控制。
微内核架构：Windows NT架构图，适合3.1~3.51版本
不过，Windows NT的架构和传统的、纯粹的微内核架构还是有些不同。如Minix/Amoeba这样的纯微内核设计的内核非常之小，只包含了系统最基本的功能，并且只有它们运行于核心模式，其他系统部分都以服务的形式运行在用户模式。而Windows NT当中，除了内核运行于核心模式之外，还有一部分重要的系统功能也运行于核心模式，这部分不包含在内核当中却运行于核心模式的功能部分就叫做Executive（执行体），包含了对象管理器、安全监视器、进程管理器、虚拟内存管理器以及LPC机制，此外，文件系统、IO管理器以及大部分的驱动程序也都包含了在内。令驱动程序运行在执行体是导致了Windows NT不稳定的一个重要因素之一，由于运行在核心模式，驱动程序可以运行特权指令，设计不当可以很容易地导致问题乃至造成系统崩溃。并且驱动程序并不是由操作系统提供，而是由第三方厂商提供，因此其安全性和稳定性难以得到完全的保障。一些微内核架构系统的驱动程序运行在用户模式。
Windows NT内核， 适合3.1~3.51版本
作为一个以GUI为根本的操作系统，图形性能是基础。在通常情况下，微内核的性能比单内核性能要低，因为单内核通过系统调用而微内核通过消息传递。虽然Windows NT发布的时候采用了特别的方式改进了图形性能，如优化的消息传递协议LPC（Local Procedure Call，本地过程调用，用来和RPC对应），并且还从中特别创造了Quick LPC，通过事件对（Event Pair）这个特别的结构来加速CSR subsystem（Win32子系统）的图形操作。然而微软感到还未足够，到了1996年发布的Windows NT 4.0，微软将图形相关的部分从用户层放入了内核层：
Windows NT 4.0架构图，带颜色的部分在之前的版本中原本属于CSR subsystem的一部分；Windows NT 4.0之前，驱动程序也有一部分在用户层
在Windows NT系统中，所有的图形界面操作都和Win32子系统（上图是CSR subsystem）相关，系统通过调用Win32子系统的GDI（Graphics Device Interface，图形设备接口）API，然后GDI部件调用显卡驱动来实现图形操作，后一种调用比前一个调用频繁的多，因为一个简单的GDI命令需要和显卡驱动进行频繁的交流来完成。在Windows NT 4.0之前，GDI和搭配的USER、WIndows管理器都在CSR subsytem进程中，也就是在用户层，因此图形操作会需要频繁地在用户态和核心态之间切换，引起很多的系统开销。而在Windows NT 4.0中，只有数量相对较少的GDI API调用会导致用户态和核心态之间切换，因此图形性能得到了很明显的改进。如PowerPoint的性能就提升了15%-20%。在“便宜”的高端工作站上，Windows NT 4.0开始和Unix竞争。Windows NT 4.0的内核的大架构一直沿用到现在。
＊Windows Vista在LPC机制当中还引入了一个新的ALPC（Advanced Local Procedure Call）。
