基于Windows CE内核，采用了一种称为Metro的用户界面(UI)，并将微软旗下的Xbox Live游戏、Xbox Music音乐与独特的视频体验集成至手机中。2011年2月，诺基亚与微软达成全球战略同盟并深度合作共同研发该系统。2011年9月27日，微软发布升级版Windows Phone 7.5 ，这是首个支持简体中文的系统版本。2012年6月21日，微软正式发布Windows Phone 8，全新的Windows Phone 8舍弃了老旧Windows CE内核，采用了与Windows系统相同的Windows NT内核，支持很多新的特性。由于内核的改变，所有Windows Phone 7.5系统的手机都将无法升级至Windows Phone 8。但同时为了照顾Windows Phone 7.5系统的用户，微软还是发布了Windows Phone 7.8，拥有部分Windows Phone 8的特性。2014年4月2日，微软在Build 2014上发布了Windows Phone 8.1，相比Windows Phone 8增加了更多新功能，并且升级了部分组件，并且宣布所有Windows Phone 8设备可全部升级为Windows Phone 8.1。2014年7月，微软发布了Windows Phone 8.1 更新1，在Windows Phone 8.1的基础上添加了一些功能，并且做了一些优化。2015年2月，微软在推送Windows 10 移动版第二个预览版时，第一阶段推送了Windows Phone 8.1 更新2，在Windows Phone 8.1 更新1的基础上改进了一些功能的操作方式。
2010年2月，微软正式向外界展示Windows Phone 操作系统。2010年10月，微软公司正式发布Windows Phone智能手机操作系统的第一个版本Windows Phone 7.0，简称WP7，并于2010年底发布了基于此平台的硬件设备。主要生产厂商有：诺基亚、三星、HTC等，从而声明了Windows Mobile系列彻底退出了手机市场。Windows Phone 7完全放弃了Windows Mobile的操作界面，而且程序互不兼容，并且微软完全重塑了整套系统的代码和视觉，但由于其担心移动产品和整体品牌的连续性，一开始才将其命名为“Windows phone 7”。Windows Phone 7曾于2010年2月16日更名为“Windows Phone 7 Series”，其后再于4月2日取消“Series”，改回“Windows Phone 7”。
2011年9月27日，微软发布了Windows Phone系统的重大更新版本“Windows Phone 7.5”，首度支持简体中文与繁体中文。Windows Phone7.5是微软在Windows Phone 7的基础上大幅优化改进后的升级版，其中包含了许多系统修正和新增的功能，以及包括了繁体中文和简体中文在内的17种新的显示语言。诺基亚亦开始生产Windows Phone 7.5系统的智能手机，早期发布的智能手机是Nokia Lumia 800及Nokia Lumia 710。
2012年6月21日，微软召开发布会，正式发布全新操作系统 Windows Phone 8。Windows Phone 8放弃了老旧的WinCE内核，改用与Windows 8相同的NT内核。Windows Phone 8系统也是第一个支持多核CPU的WP版本，宣布Windows Phone进入多核时代。由于内核变更，Windows Phone 8将不支持市面上所有的Windows Phone 7.5系统手机升级，而Windows Phone 7.5系统手机只能升级到Windows Phone 7.8系统（微软表示Nokia Lumia用户升级到Windows Phone 7.8还会得到额外的优化）。
2012年10月30日凌晨1点，微软正式召开Windows Phone 8新品发布会，公布Windows Phone 8诸多新特性。同期发布的Windows Phone 8机型为诺基亚Lumia 920，Lumia 820，Lumia 822 ，Lumia 810，HTC 8X，HTC 8S，三星Ativ S，其他Windows Phone 8新机华为Ascend W1，诺基亚Lumia 520，Lumia 620，Lumia 720。
