Większość telefonów Samsung wykorzystuje system operacyjny Android firmy Google, ale kilka modeli korzysta z systemu operacyjnego Windows Phone firmy Microsoft lub własnego systemu operacyjnego Samsung. Wszystkie trzy systemy operacyjne zostały zaprojektowane tak, aby dobrze współpracować z nowoczesnymi funkcjami ekranowe smartfony.
Popularna seria telefonów Samsung Galaxy wykorzystuje wyłącznie system operacyjny Android. Ten open-source system operacyjny jest łatwo modyfikowany przez programistów telefonów do ich potrzeb. Seria Galaxy obejmuje szeroką gamę telefonów w różnych rozmiarach i przedziałach cenowych. Inne telefony Samsung z systemem operacyjnym Android to Rugby, Replenish i Continuum. Linia Samsung Ativ i Focus korzystają z systemu operacyjnego Windows Phone. Linia Wave korzysta z systemu operacyjnego Bada.
