DOS bellek yönetimi, ilk bakışta basit görünse de, programlama dokümantasyonlarında sıklıkla bahsedilmeyen ilginç tuzaklara sahiptir. DOS 1.x (1981), açık bir bellek yönetimi desteğine sahip değildi. Genellikle 64K veya daha az RAM'e sahip makineler için tasarlanmıştı ve COM programları yüklenirken neredeyse 64K belleğe kolayca erişebiliyordu. Ancak, bilgisayar teknolojisi hızla gelişti ve daha fazla RAM'e sahip sistemler ortaya çıktı.
IBM PC/XT için geliştirilen DOS 2.0 (Mart 1983), standart olarak 128K RAM ile geldi ve kısa sürede 256K'lık modeller de piyasaya çıktı. Bu artan bellek miktarını yönetmek için DOS'un yeni mekanizmalara ihtiyacı vardı. DOS 2.0 ile birlikte ALLOC (bellek tahsis etme), DEALLOC (tahsis edilen belleği serbest bırakma) ve SETBLOCK (bellek bloğunu yeniden boyutlandırma) olmak üzere üç temel bellek yönetimi fonksiyonu tanıtıldı. Bu fonksiyonlar, sistemdeki mevcut belleği daha verimli kullanmayı amaçlıyordu.
DOS tarafından yönetilen bellek alanı, başlangıçta tek ve bitişik bir blok olarak kabul edilir. Bu blok, statik olarak tahsis edilmiş belleğin hemen sonundan başlayıp geleneksel belleğin sonuna kadar uzanır. Bellek tahsis ve serbest bırakma döngülerinden sonra, bu alan serbest ve kullanılmış bellek bloklarının bir karışımı olarak parçalara ayrılabilir. Her bellek bloğu, bir "bellek kontrol bloğu" (MCB) olarak bilinen bir başlık ile ön eklenir. DOS, belleği tek tek baytlar yerine 16 baytlık "paragraf" birimlerinde yönetir. Bu yaklaşım, 8086 segmentli mimarisinden türetilmiştir ve bellek bloklarının 64K ile sınırlı olmamasını sağlar, çünkü başlangıç adresi ve boyutu 16-bitlik niceliklerle kaydedilebilir.
DOS'un bellek yönetiminin evrimi ve temel çalışma prensipleri, eski sistemlerin kaynak kısıtlamaları altında nasıl optimize edildiğini anlamak için kritik bilgiler sunar.