在内存管理上，Linux 和Windows NT在面对相同的进程地址空间大小时，对内存布局的使用方式不同。Windows NT实际只为进程准备了2GB弱的可用虚拟地址空间，而Linux中的进程地址空间使用更灵活些。
在虚拟内存的使用上，Linux内核为用户管理了非常多的细节问题，用户可以认为自己真正拥有4GB地址空间，而不用关心虚拟内存是否提交物理存储等问题。Windows NT则为程序员提供了多种虚拟内存使用方案，虽然这些方案的使用有些复杂，但却提供了一定程度上的灵活性。它也支持DOS和Win16程序的执行，但为了提供这种兼容性，它的内存管理付出了极高的性能代价。
Linux 和Windows NT虽然均提供了内存共享技术，但它们的实现有些细微的差别。Linux提供给用户的接口非常简单，只需将自己的虚拟内存空间区域附加到共享内存对象之上。Windows NT则是通过内存映射文件提供共享内存机制，从使用上讲，略显复杂。
Linux的内存交换管理灵活性很强，用户可以在普通的文件系统上建立“无洞”的文件作为交换空间，还可以使用多个交换文件，从而可以动态增加交换文件。它也提供了利用交换分区作为交换空间的方法，此方法是优选的交换空间方案。Windows NT的页面文件很难摆脱碎片化的危险，为了保证它采用无碎片的页面文件，必须采取一定的措施。
Linux 和Windows NT在高速缓存的使用上有一些共同之处，均尽量采用系统的全部空闲RAM作为高速缓存区域，但Linux在高速缓存管理上有一些独到之处，这是它性能之所以高的根本原因所在。
