Cisco 路由器采用的操作系统软件称为 Cisco Internetwork Operating System (IOS)。与计算机上的操作系统一样，Cisco IOS 会管理路由器的硬件和软件资源，包括存储器分配、进程、安全性和文件系统。Cisco IOS 属于多任务操作系统，集成了路由、交换、网际网络及电信等功能。
虽然许多路由器中的 Cisco IOS 看似相同，但实际却是不同类型的 IOS 映像。IOS 映像是一种包含相应路由器完整 IOS 的文件。Cisco 根据路由器型号和 IOS 内部的功能，创建了许多不同类型的 IOS 映像。通常，IOS 内部的功能越多，IOS 映像就越大，因此就需要越多的闪存和 RAM 来存储和加载 IOS。例如，某些功能包括了运行 IPv6 的能力，或者能让路由器执行 NAT（网络地址转换）。
与其它操作系统一样，Cisco IOS 也有自己的用户界面。尽管有些路由器提供图形用户界面 (GUI)，但命令行界面 (CLI) 是配置 Cisco 路由器的最常用方法。本课程全部使用 CLI。
路由器启动时，NVRAM 中的 startup-config 文件会复制到 RAM，并存储为 running-config 文件。IOS 接着会执行 running-config 中的配置命令。网络管理员输入的任何更改均存储于 running-config 中，并由 IOS 立即执行。
