Windows 3.0 была выпущена 22 мая 1990 года и имела значительно обновлённый пользовательский интерфейс, а также технические усовершенствования, позволявшие использовать возможности процессоров Intel 80286 и 80386 по управлению памятью. Текстовые программы, созданные для MS-DOS, могли быть запущены в окне (эта возможность была ранее доступна в более ограниченном виде в Windows/386 2.1). Это делало систему пригодной к использованию в качестве простой многозадачной базы для старых программ; однако для домашних компьютеров эта функция не имела большого значения, так как большинство игр и развлекательных приложений по-прежнему требовало непосредственного доступа к DOS.

Средство MS-DOS Executive, использовавшееся ранее для запуска программ и управления файлами, было заменено средствами «Диспетчер программ» и «Диспетчер файлов», упростившими эти действия. Тем не менее, MS-DOS Executive по-прежнему поставлялась с системой в качестве альтернативного пользовательского интерфейса. «Панель управления», ранее представлявшая собой обыкновенный апплет, была переделана и стала походить больше на свой аналог в операционной системе Mac OS. В ней были централизованы системные настройки, включая ограниченное управление цветовой схемой интерфейса. В поставку было включено несколько простых приложений, например, текстовый редактор «Блокнот» и текстовый процессор Windows Write (оба они были унаследованы от предыдущих версий Windows), средство записи макрокоманд (уникальная возможность Windows 3.0; впоследствии была удалена), и калькулятор (также из предыдущих версий). Более старая игра «Реверси» была дополнена карточным пасьянсом «Косынка».

Windows 3.0 была последней версией Windows, которая, по заявлениям Microsoft, поддерживала полную совместимость со старыми приложениями Windows. Как и предыдущие версии, Windows 3.x использовала кооперативную многозадачность, в которой приложения должны самостоятельно отдавать управление диспетчеру, поэтому зависание любого приложения останавливало выполнение остальных программ.