系统设计——Linux核心
Android操作系统的核心属于Linux核心的一个分支，具有典型的Linux调度和功能，除此之外，Google为了能让Linux在移动设备上良好的运行，对其进行了修改和扩充。Android去除了Linux中的本地X Window System，也不支持标准的GNU库，这使得Linux平台上的应用程序移植到Android平台上变得困难。2008年，Patrick Brady于Google I/O演讲“Anatomy & Physiology of an Android”，并提出的Android HAL架构图。HAL以*.so档的形式存在，可以把Android framework与Linux kernel隔开，这种中介层的方式使得Android能在移动设备上获得更高的运行效率。这种独特的系统结构被Linux内核开发者Greg Kroah-Hartman和其他核心维护者称赞。
Google还在Android的核心中加入了自己开发制作的一个名为“wakelocks”的移动设备电源管理功能，该功能用于管理移动设备的电池性能，但是该功能并没有被加入到Linux核心的主线开放和维护中，因为Linux核心维护者认为Google没有向他们展示这个功能的意图和代码。
2010年2月3日，由于Google在Android核心开发方面和Linux社区方面开发的不同步，Linux内核开发者Greg Kroah-Hartman将Android的驱动程序从Linux内核“状态树”（“staging tree”）上除去。2010年4月，Google宣布将派遣2名开发人员加入Linux核心社区，以便重返Linux核心。2010年9月，Linux核心开发者Rafael J. Wysocki添加了一个修复程序，使得Android的“wakelocks”可以轻松地与主线Linux核心合并。2011年，Linus Torvalds说：“Android的核心和Linux的核心将最终回归到一起，但可能不会是4-5年。”在Linux 3.3中大部分代码的集成完成。
系统架构——硬件抽像层（HAL）
Android的硬件抽像层是能以封闭源码形式提供硬件驱动模块。HAL的目的是为了把Android framework与Linux kernel隔开，让Android不至过度依赖Linux kernel，以达成“内核独立”（kernel independent）的概念，也让Android framework的开发能在不考量驱动程序实作的前提下进行发展。
HAL stub是一种代理人的概念，stub是以*.so档的形式存在。Stub向HAL“提供”操作函数，并由Android runtime向HAL取得stub的操作，再回调这些操作函数。HAL里包含了许多的stub（代理人）。Runtime只要说明“类型”，即module ID，就可以取得操作函数。
