Primeras Versiones Windows 3.0 y 3.1

Windows 3.0 (1990) y Windows 3.1 (1992) mejoraron el diseño, principalmente debido a la memoria virtual y los controladores de dispositivo virtual deslastrables (VxD) que permitió compartir dispositivos arbitrarios entre DOS y Windows. Además, las aplicaciones de Windows ahora podrían ejecutar en modo protegido (cuando se ejecuta Windows en el modo estándar o 386 mejorado), que les da acceso a varios megabytes de memoria y se elimina la obligación de participar en el esquema de la memoria virtual de software. Corrían todavía dentro del mismo espacio de dirección, donde la memoria segmentada proporciona un grado de protección y multitarea cooperativa. Para Windows 3.0, Microsoft también reescribió las operaciones críticas de C en ensamblador, haciendo esta versión más rápido y menos consumo de memoria que sus predecesores. Con la introducción de Windows for Workgroups 3.11, Windows fue capaz de eludir DOS para las operaciones de gestión de archivos mediante el acceso a archivos de 32 bits.