Windows 3.1 (изначально носившая кодовое имя Janus), выпущенная 18 марта 1992 года, была расширенной Windows 3.0. Она включала систему шрифтов TrueType (и предустановленный набор довольно качественных шрифтов), что впервые сделало Windows серьёзной платформой для компьютерной вёрстки. Аналогичные возможности можно было получить в Windows 3.0 при помощи приложения Adobe Type Manager. Эта версия Windows также включала простую антивирусную программуMicrosoft Anti-Virus for Windows, которая позже стала известна тем, что определяла программу установки Windows 95 как содержащую компьютерный вирус. Начиная с этой версии системы Windows поддерживают 32-разрядный доступ к жёсткому диску.
Windows 3.1 была разработана таким образом, чтобы иметь максимальный уровень обратной совместимости с более старыми платформами Windows. Как и версия 3.0, Windows 3.1 имела Диспетчер Файлов и Диспетчер Программ.
Была также выпущена специальная версия, названная Windows 3.1 для Центральной и Восточной Европы, которая поддерживала кириллицу и имела шрифты сдиакритическими знаками.
Встроенная поддержка сетей появилась в версии Windows для рабочих групп 3.1 (Windows for Workgroups 3.1), расширенной версии Windows 3.1. Она включала в себя поддержку SMB для общего доступа к файлам по протоколам NetBEUI и/или IPX, а также содержала компьютерную игру «Червы» (Hearts) и VSHARE.386, драйвер виртуального устройства для программы SHARE.EXE. Windows для рабочих групп 3.11 (Windows for Workgroups 3.11) поддерживала 32-разрядный доступ к файлам, полные 32-разрядные сетевые перенаправители и файловый кэш VCACHE.386. Кроме того, в версии 3.11 была убрана поддержка стандартного режима и игра «Реверси». Поддержка протоколов TCP/IP в Windows 3.x основывалась на отдельных пакетах от третьих сторон (например, Winsock). Дополнение от Microsoft (с кодовым именем Snowball) также предоставляло поддержку TCP/IP в Windows для рабочих групп, но этот пакет не стал широко доступным.
Ограниченная совместимость с новым 32-разрядным API Win32, который использовался в Windows NT, предоставлялась дополнительным пакетом Win32s.
Windows 3.2 была версией только для китайского языка.
Со временем, Windows 3.x была заменена Windows 95, Windows 98 и более поздними версиями, которые интегрировали компоненты MS-DOS и Windows в единый продукт.
В дальнейшем Windows 3.x нашла применение в старых встроенных системах. 1 ноября 2008 Microsoft прекратила выдачу лицензий на её использование.