Mac OS X значительно отличается от предыдущих версий Mac OS. Основа системы — Darwin. Darwin — свободное программное обеспечение с открытыми исходными кодами. Его ядром является XNU (акроним от «Xnu Not Unix» — «Xnu не значит Юникс»), в котором используется ядро Mach и стандартные сервисы BSD (произошедшие от FreeBSD). Все возможности Unix'а доступны через терминал. Поверх этой основы Apple разработало много проприетарных компонент, таких как Quartz Composer и Finder.

Mac OS X включила множество возможностей делающих её более стабильной, чем предыдущая версия Mac OS 9. Mac OS X использует вытесняющую многозадачность и защиту памяти, которые позволяют запускать несколько процессов, которые не смогут прервать или повредить друг друга. На архитектуру Mac OS X повлиял OPENSTEP, который был задуман как портируемая операционная система. К примеру, NEXTSTEP был портирован с оригинальной 68k платформы NeXT компьютера, до того как он — NEXTSTEP — был куплен Apple. Так и OPENSTEP был портирован на PowerPC в рамках проекта Rhapsody.

Наиболее заметным изменением была тема Aqua. Использование закруглённых углов, полупрозрачных цветов, и светлых полосок так же повлияло и на внешний вид аппаратного обеспечения первых iMac'ов. Некоторым пользователям это не понравилось — они считали это непрофессиональным. Другие были довольны, и считали это новым шагом вперёд. После выхода первой версии Mac OS X другие разработчики тоже стали использовать дизайн Aqua. Для предотвращения использования своего дизайна на других платформах Apple воспользовалась услугами юристов .

Mac OS X также включает среду разработки программного обеспечения Xcode, которая позволяет разрабатывать программы на нескольких языках включая C, C++, Objective-C, и Java. Она поддерживает компиляцию в так называемые «толстые программы» (fat binaries, в пресс релизах Universal Binary), которые могут запускаться на нескольких платформах (x86, PowerPC).

Для обеспечения гладкого перехода с Mac OS 9 на Mac OS X был создан Carbon. Приложения написаные с помощью Carbon могут запускатся на обоих ОС одновременно. С другой стороны, как сказано выше, Mac OS X наследует многое из OPENSTEP, который не обратно совместим с другими версиями Mac OS. Это API рекомендуется Apple в данный момент и называвается Cocoa. Это наследие очень видимо для разработчиков на Cocoa: многие классы начинаются на NS (NSObject, NSArray; NS расшифровывается как NEXTSTEP).

Также Mac OS X поддерживает Java. Это означает, что приложения написанные на Java и использующие Swing выглядят также как и приложения использующие Cocoa. Традиционно приложения под Cocoa разрабатываются на Objective C, с альтернативой Java. Однако 25 июля Apple заявило что дальнейшие расширения в Cocoa не будут портироваться в Java.

Mac OS X, в отличие от предшественников, основан на UNIX. Это означает, что большинство программ, написаных для BSD, Linux и других UNIX подобных систем, скомпилируются и будут работать на Mac OS X почти без изменений или без изменений вообще. Для удобной установки таких программ разработаны менеджеры пакетов, такие как Fink и MacPorts (ранее DarwinPorts). Они подобны apt в Debia или портам в FreeBSD.

Начиная с версии 10.3 также включается X11.app, адаптированая версия X-сервера. Это позволяет запускать на Mac OS X приложения, разработаные для X11 (разработаные с использованием gtk, QT/X11 (версия 4 поддерживает Mac OS X)). Для вывода на экран X11.app использует Quartz. Однако X11.app имеет некоторые проблемы, такие как отсутвие Mac OS X стиля и плохую поддержку русского языка. Ранние версии могут запускать X сервер при помощи XDarwin.

Вопреки расхожему мнению, Mac OS X работает на монолитном ядре Xnu, созданном на основе Mach 2.5, а не на микроядре Mach 3.0 [http://www.kernelthread.com/mac/osx/arch_xnu.html].

Ранние версии Mac OS X поддерживали все компьютеры Macintosh (лаптопы, десктопы или серверы) на процессорах PowerPC G3, G4 и G5. Поздние версии Mac OS перестают поддерживать старое оборудование: например, Panther не поддерживает старые G3, Tiger не поддерживает системы без FireWire портов, бета версия Leopard, представленная на WWDC, не поддерживает G3 вообще. Однако существуют утилиты, такие как XPostFacto, и патчи к установочному диску, которые разработаны третьей стороной для установки новых версий Mac OS X на оборудовании, офицально не поддерживаемым Apple, включая некоторые до-G3 системы. Исключая некоторые возможности требуемые оборудованием (такие как графическое ускорение, DVD запись), операционная система предлагает одинаковую функциональность на всем поддерживаемом оборудовании.

PowerPC версия Mac OS X остается совместимой со старыми Mac OS приложениями через эмуляцию так называемой Classic, которая позволяет пользователям запускать Mac OS 9 как процесс в Mac OS X, поэтому многие старые приложения запускаются так, как будто под старой операционной системой. Classic не поддерживает компьютеры на процессорах Intel.

В апреле 2002, eWeek сообщил слух о том что у Apple есть версия Mac OS X с кодовым названием Marklar которая запускается на Intel x86 процессорах. Идея Marklar была в переходе Mac OS X на альтернативную платформу, которая позволит Apple преодолеть проблемы развития платформы PowerPC. Слухи были не подтверждеными до мая 2005, когда в файлообменных сетях появилась версия Mac OS X для процессоров Intel.

6 июня 2005, Стив Джобс подтвердил слухи и анонсировал на WWDC, что в течении двух лет Apple перейдет с PowerPC на Intel процессоры. До этого Apple меняла платформу с Motorola 68K на IBM/Motorola PowerPC — Apple включила эмулятор Motorola 68K в новую ОС которая позволяла запускать большинство 68K приложений. Apple поддерживала эмулятор в течении 11 лет: однако, при переходе на Intel он был удален. В новую OS был включен эмулятор PowerPC, который называется Rosetta. Так же новая версия XCode и соответсвующие консольные утилиты позволяют разрабатывать universal binaries (fat binaries) — бинарные файлы, которые могут содержать в себе несколько платформ (ppc, ppc64, i386, …)

Сейчас большинство приложений доступно только для PowerPC, и поддерживается при помощи Rosetta. Однако Apple просит разработчиков создавать универсальные приложения для обеих платформ. Универсальные приложения запускаются быстрее на Intel компьютере, чем PowerPC-только под Rosetta. Некоторое PowerPC программное обеспечение, такое как расширения ядра и плагины Системных Настроек (System Preferences) не поддерживаются на Intel компьютерах. В то время когда MacIntel’ы могут запускать PowerPC, x86 и универсальные приложения, PowerPC Маки могут запускать только универсальные и PowerPC приложения. Поддержка PowerPC платформы останется в 10.5. Джобс также подтвердил слух, что новая версия Mac OS X запускалась на Intel процессорах в большинство времени ее существования. Так как кросс-платформеность уже существовала в Mac OS X; OPENSTEP был портирован на множество платформ, включая x86, и Darwin включил поддержку для обоих PowerPC и x86. Apple заявила что Mac OS X не будет запускатся на Intel-основаных персональных компьютерах, которые не разработаны Apple, однако взломанные версии Mac OS X запускаются на x86 оборудовании. Они разрабатываются OSx86 сообществом и доступны посредством файлообменных сетей.

Внутренняя модель графического слоя Quartz хорошо взаимодействует с Portable Document Format (PDF), делая возможным вывод PDF на различные устройства.

Полноцветные масштабируемые иконки.

Тени вокруг окон и изолированных текстовых элементов дают ощущение глубины.

Глобальные для приложений меню — проверка орфографии, палитра специальных символов, выбор цвета, выбор шрифта и словарь.

Сглаживание для виджетов, текста, графики и оконных элементов.

Новые элементы интерфейса, такие как дроеры (drawers) и диалоговые окна модальные для документа.

«Плавающий» фокус (Interweaving windows) при переключении между окнами различных приложений.

ColorSync использующийся для выбора цвета, встроен в библиотеки рисования, для печати или мультимедиа.

OpenGL используется для вывода окон на экран, что позволяет использовать аппаратное ускорение. Эта технология (появившаяся в 10.2) называется Quartz Extreme.

Dashboard (появившийся в версии 10.4) поддерживает небольшие приложения называемые виджетами (widgets) которые могут быть вызваны и спрятаны одним нажатием.

Exposé (появился в версии 10.3) — показывает все открытые окна как миниатюрные, позволяя между ними переключаться, показывает все документы приложения как миниатюры или скрывает все окна для доступа к рабочему столу.

Использует Unicode во всей операционной системе.

Хорошо спроектированная архитектура для локализации позволяет полностью отделить код приложения от текстовой информации.

FileVault (появился в версии 10.3) шифрует домашний каталог пользователя при помощи 128 битного AES.

Spotlight поисковая технология (появилась в версии 10.4) производит быстрый поиск данных, сообщений электронной почты, фотографий и другой информации в реальном времени. Основывается на свойствах файла и/или его содержимом.

Automator (появился в версии 10.4) — приложение, позволяющее автоматизировать действия совершаемые с разными приложениями.

Умные папки (появившиеся в версии 10.4) позволяют создавать динамически обновляемые каталоги, зависящие от критерия поиска.

Хорошо определенный набор Human Interface Guidelines, которому следует большинство приложений делают их интуитивно понятными. Он состоит из элементов интерфейса и горячих клавиш.

Xgrid позволяет Макам участвовать в распределенных вычислениях.

Встроенные в виртуальную файловую систему дисковые образы .dmg поддерживают шифрование, сжатие и опциональную возможность чтения/записи.

Встроенные сервисы синхронизации (появились в версии 10.4) позволяют приложениям централизованного обращаться к расширяемой базе данных за различными элементами пользователя, такими как календарь, пароли или контакты. Операционная система управляет конфликтами и сохранностью данных.

Основами являются:

подсистема с открытым кодом — Darwin (ядро Mach, набор утилит BSD).

среда программирования Core Foundation (Carbon API, Cocoa API и Java API);

графическое окружение Aqua (QuickTime, Quartz Extreme и OpenGL);

технологии CoreImage, CoreAudio и CoreData.

Версии Mac OS X:

10.0 Public Beta — 2000 год.

10.0 Cheetah (Гепард) — 2001 год.

10.1 Puma (Пума) — 2002 год.

10.2 Jaguar (Ягуар) — 2003 год.

10.3 Panther (Пантера) — 2004 год.

10.4 Tiger (Тигр) — 2005 год.

10.5 Leopard (Леопард) — тест-версия доступна с августа 2006, выпуск планируется на октябрь 2007 года.

Существуют и серверные версии Mac OS X: 10.4 Tiger Server, 10.5 Leopard Server (выпуск планировался на весну 2007 года, но перенесен на октябрь 2007 года)