第一，設計初衷不同。64位操作系統的設計初衷是：滿足機械設計和分析、三維動畫、視頻編輯和創作，以及科學計算和高性能計算應用程序等領域中需要大量內存和浮點性能的客戶需求。換句簡明的話說就是：它們是高科技人員使用本行業特殊軟件的運行平臺。而32位操作系統是為普通用戶設計的。
第二，要求配置不同。64位操作系統只能安裝在64位電腦上(CPU必須是64位的)。同時需要安裝64位常用軟件以發揮64位（x64）的最佳性能。32位操作系統則可以安裝在32位(32位CPU)或64位(64位CPU)電腦上。當然，32位操作系統安裝在64位電腦上，其硬件恰似“大馬拉小車”：64位效能就會大打折扣。
第三，運算速度不同。64位CPU GPRs(General-Purpose Registers，通用寄存器)的數據寬度為64位，64位指令集可以運行64位數據指令，也就是說處理器一次可提取64位數據(只要兩個指令，一次提取8個字節的數據)，比32位(需要四個指令,一次提取4個字節的數據)提高了一倍，理論上性能會相應提升1倍。
第四，尋址能力不同。64位處理器的優勢還體現在系統對內存的控制上。由于地址使用的是特殊的整數，因此一個ALU（算術邏輯運算器）和寄存器可以處理更大的整數，也就是更大的地址。比如，Windows Vista x64 Edition支持多達128 GB的內存和多達16 TB的虛擬內存，而32位CPU和操作系統最大只可支持4G內存。
第五，軟件普及不同。目前，64位常用軟件比32位常用軟件，要少得多的多。道理很簡單：使用64位操作系統的用戶相對較少。因此，軟件開發商必須考慮“投入產出比”，將有限資金投入到更多使用群體的軟件之中。這也是為什么64位軟件價格相對昂貴的重要原因(將成本攤入較少的發售之中)。
