IPhone работает под управлением операционной системы, известной как iOS (ранее iPhone OS).

Это вариант того же ядра операционной системы Darwin, что и в Mac OS X. Также включен программный компонент «Core Animation» от Mac OS X v10.5 Leopard. Вместе с оборудованием PowerVR (и на iPhone 3GS, OpenGL ES 2.0) он отвечает за графику движения интерфейса. В комплект iPhone входит набор приложений, разработанных Apple, и поддерживает загрузку сторонних приложений через App Store. Также осуществляется разработка приложений для iphone под эту операционку .

Apple предоставляет бесплатные обновления для операционной системы для iPhone либо по беспроводной сети, либо через iTunes. Основные новые обновления исторически сопровождали новые модели.

Размер операционной системы зависит от версии. В то время как для iOS 8 требовалось более 4,5 ГБ, его преемнику требовалось всего 1,3 ГБ.