La mayoría de los teléfonos móviles Samsung usan el sistema operativo Android de Google, pero algunos modelos usan el sistema operativo Windows Phone de Microsoft o el sistema operativo Bada de Samsung. Los tres sistemas operativos están diseñados para funcionar bien con el toque moderno Smartphones de pantalla.
La popular serie de teléfonos móviles Samsung Galaxy utiliza el sistema operativo Android exclusivamente. Este sistema operativo de código abierto es fácilmente modificado por los desarrolladores de teléfonos para satisfacer sus necesidades. La serie Galaxy incluye una amplia gama de teléfonos en una variedad de tamaños y rangos de precios. Otros teléfonos Samsung con el sistema operativo Android incluyen el Rugby, el Repuesto y el Continuo. La línea Ativ de Samsung y el Focus utilizan el sistema operativo Windows Phone. La línea Wave usa el sistema operativo Bada.