1965년에 MIT 대학과 벨 연구소에서 개발을 시도했던 시분할 운영체제 멀틱스(Multics)가 1960년 후반부터 사용되었다. 이 시기에는 터미널을 이용하여 어러 사용자가 메인프레임을 이용할 수 있도록 시분할(Time Sharing) 시스템 기술이 적용되어 컴퓨터를 대화식으로 사용할 수 있게 되었다. 또한 컴퓨터가 동시에 여러 작업을 수행할 수 있는 다중프로그래밍(Multiprogramming0 기술도 적용되었으며, 1965년에 IBM의 메인프레임에서 사용하기 위한 프로그램 언어 PL/1(Programming Language One)이 개발되었다. 또한 미국의 다트머스 대학에서는 초심자용 다목적 기호명령부호 언어인 베이직(BASIC: Begginer's All-purpose Symbolic Instruction Code)을 개발하여 교육에 활용하였다. 제3세대 시기에는 소프트웨어의 체계가 확립되었으며 운영체제의 다양한 기술이 실현된 시기이다.