A maioria dos telefones celulares Samsung usa o sistema operacional Android do Google, mas alguns modelos usam o sistema operacional Windows Phone da Microsoft ou o próprio sistema operacional Bada da Samsung. Todos os três sistemas operacionais são projetados para funcionar bem com toques modernos tela de smartphones.
A popular série de telefones celulares Samsung Galaxy usa exclusivamente o sistema operacional Android. Este sistema operacional de código aberto é facilmente modificado por desenvolvedores de telefones para atender às suas necessidades. A série Galaxy inclui uma ampla variedade de telefones em uma variedade de tamanhos e preços. Outros telefones Samsung com o sistema operacional Android incluem o Rugby, o Replenish e o Continuum. A linha Samsung Ativ e o Focus usam o sistema operacional Windows Phone. A linha Wave usa o sistema operacional Bada.