Mobilā tālruņa operētājsistēma (OS) ir programmatūras veids, kas veic modernam tālrunim nepieciešamās pamatdarbības. Operētājsistēma, piemēram, ir būtiska pamatfunkcijām, piemēram, īsziņām, tālruņa zvaniem un piekļuvei internetam. To izmanto arī papildu lietojumprogrammu palaišanai, ko parasti dēvē par lietotnēm, un lietotāja ievades interpretēšanai. Mobilā tālruņa operētājsistēmas piemēri ir Google Android™, Apple® iOS® un Microsoft® Windows® Phone OS.
Mūsdienu mobilie tālruņi pēc dizaina un funkcijām ir līdzīgi datoriem, tāpēc ierīcēm ir nepieciešamas sarežģītas operētājsistēmas. OS nodrošina elektroniskās ierīces pamatfunkcijas, piemēram, ievades atpazīšanu un lietotāja interfeisa parādīšanu ekrānā. Operētājsistēma ietekmē arī sistēmas darbības ātrumu un tās uzticamību.
Mobilā tālruņa operētājsistēma ir būtiska, lai ierīce varētu veikt uzdevumus, piemēram, veikt tālruņa zvanus, sūtīt īsziņas un piekļūt e-pastiem. Uzlabotās operētājsistēmas var palaist arī papildu programmas, kas pazīstamas kā lietotnes. Programmas veidu, kas darbosies konkrētajā mobilajā tālrunī, ierobežo tālrunī izmantotā operētājsistēma, jo lielākā daļa lietotņu ir izstrādātas tieši noteiktai OS.
Papildus standarta uzdevumu veikšanai mobilā tālruņa operētājsistēmai ir arī jāspēj atpazīt dažāda veida ievades. Piemēram, skārienekrāna tālruņu operētājsistēmām ir jāspēj atpazīt un interpretēt, kad lietotājs pieskaras ekrānam. Citi ievades ierīču piemēri ir kursorbumbas, pilnas tastatūras un pat balss ievade.
Mobilo tālruņu operētājsistēmas kādreiz tika izstrādātas īpaši noteiktam tālruņa modelim vai diapazonam. Tomēr 2000. gadu beigās ir vairākas operētājsistēmas, kas tiek izmantotas daudzos dažādos tālruņos un spēj pielāgoties dažādām mobilo ierīču prasībām. Piemēram, tiek uzskatīts, ka Google Android™ operētājsistēma 2011. gadā nodrošinās aptuveni vienu trešdaļu dažādu zīmolu mobilo tālruņu. Šī standartizācija nozīmē, ka lietotnes, kas paredzētas vienai OS, var darboties plašā tālruņu klāstā.
Ir virkne citu mobilo tālruņu operētājsistēmu veidu, taču tikai dažas tiek izmantotas daudzos tālruņos. Symbian OS™, piemēram, parasti tiek izmantota Nokia® tālruņos. Citas operētājsistēmas ietver Microsoft® Windows® Phone OS un Apple® iOS®, kas ir atrodama tikai Apple® ierīcēs.