当初は、世に登場して間もない8ビットのマイクロプロセッサを搭載したコンピュータ「アルテア (Altair)」上で動く、BASICインタプリタの開発・販売で成功を収めた。

当初はネイティブ環境（カセットテープベースでOSは無く、ROM-BASICに近い環境のもの）だったが、CP/Mが標準プラットフォームとなると、CP/MベースのMBASICを発表する。グラフィックス機能をつけたGBASIC、16ビット用のGWBASICが登場する。なお、GWのWは16bitを意味するダブルバイト/ワードだとされている。

ついで、IBM PC上のOSの開発を請け負い、シアトルコンピュータプロダクツの86-DOSの権利を購入し改良、PC DOS（自社ブランドでMS-DOS）を開発。IBM PCとそれら互換機の普及と共に OSの需要も伸び、現在に至る地固めを確かなものとした。86DOSの開発者ティム・パターソンは後にマイクロソフトに引き抜かれMS-DOSの開発メインスタッフとなる。

マイクロソフトは、MS-DOSを改良するほかに各機種用のBASICやC言語・FORTRANなどのコンパイラの開発を手がける一方、Altoの見学など、MS-DOS上で動作するGUIシステム「Windows」の開発に注力した。

また、ビジネス向けの表計算ソフトやワープロソフトなどを開発し、先行する他社と「買収か潰すか、どっちか」とまで言われた熾烈な競争を繰り広げ、各方面で賛否を仰ぎながらも、多方面のビジネスソフトでシェアを独占するに至った。

黎明期の1970年代後半から1980年代前半には、当時早稲田大学の学生だった西和彦がビル・ゲイツと意気投合し、マイクロソフトの副社長を務めるなどした。このことは、マイクロソフトの日本進出に大きく作用している。アスキーは、MSXやAXの共同展開や、日本法人設立までの日本代理店（実際は子会社のアスキーマイクロソフト株式会社が担当）を務めるなど、大きな貢献をしていた。しかし、1986年にマイクロソフトが100%出資の日本法人（マイクロソフト株式会社）を、アスキーから古川享や成毛眞ら一部の社員が独立する形で設立したため、提携を解消した。

OSはMS-DOSの他にXENIXの開発や、IBMと共同でOS/2の開発もしていたが、その後デヴィッド・カトラー率いるDECの開発チームを移籍させるなどしてWindows NTを開発した。このノウハウを元にWindowsとMS-DOSを一体化し、GUIを改良したWindows 95を発売し、世界中で独自規格のパソコンをPC/AT互換機に移行させた。また、このときにアスキーとの復縁もアピールした。

その後もWindowsの改良を進め、何度もマイナーチェンジを繰り返した他、インターネット経由やCD-ROMなどで大量のモジュールを配布している。Windows NTによりサーバ市場への進出も果たした。2001年にはWindows XPの発売によりMS-DOS系のWindowsをWindows NT系に統合した。

2007年1月30日にはWindowsの最新版Windows Vistaを発表した。 後続OSは「Windows 7」という名前で開発中。

また、ゲーム機としてXboxを2001年に発売し、2005年12月にはXbox 360を発売した。