Można wyróżnić następujące trzy tryby pracy:
tryb rzeczywisty (oprogramowanie 16-bitowe),
tryb chroniony (oprogramowanie 32-bitowe),
wirtualny tryb rzeczywisty (oprogramowanie 16-bitowe uruchamiane na platformie 32-bitowej).
Tryb rzeczywisty to tryb pracy mikroprocesorów i286 i jego następców z rodziny procesorów x86, w którym procesor pracuje tak jak procesor i8086. Nowym trybem pracy procesora i286 był tryb chroniony.
W trybie tym brak ochrony pamięci przed użyciem przez inny proces i brak obsługi wielozadaniowości. W trybie rzeczywistym pracowały programy w systemie operacyjnym DOS, na przełomie lat 80 i 90 dwudziestego wieku prowadzono działania nad pracą programów w systemie DOS w trybie chronionym, pozostawiając sam system w trybie rzeczywistym, zbudowano kilka systemów umożliwiających taką pracę systemu.
Tryb chroniony (ang. protected mode) to tryb pracy mikroprocesora w którym jedno zadanie nie ma dostępu do danych wykorzystywanych przez inne zadanie. W przypadku procesorów Intel nowszych od 8086 realizowane jest to poprzez adresowanie każdego segmentu programu za pomocą selektora segmentu, a nie jak we wcześniejszych modelach bezpośrednio.
Wielozadaniowy tryb chroniony, jak sama nazwa wskazuje, umożliwia ochronę danych oraz kodu jednego procesu przed innymi procesami działającymi w ramach tego samego systemu. Uniemożliwia to stosowanie popularnych wcześniej sztuczek programistycznych polegających np. na bezpośrednim zapisie danych do pamięci karty graficznej.
Tryb wirtualny 86, począwszy od Pentium 4, stał się atrybutem trybu chronionego. W praktyce ten tryb służy do uruchamiana starych programów DOS-owych - system Windows sam rozpoznaje typ aplikacji i ustawia odpowiedni tryb pracy, w systemie Linux do tego celu wykorzystywany jest emulator DOS - dosemu.
Ze względu na tryb adresowania mówi się o kodzie 16-bitowym (najczęściej wykorzystywanym w programach DOS-owych), w którym dostęp jest do pierwszego megabajta pamięci. W kodzie 32-bitowym tryb adresowania umożliwia dostęp do czterech gigabajtów pamięci.
W procesorach 80386 istnieje pewna możliwość (początkowo uznana za błąd, jednak wykorzystany przez producentów BIOSu, przez co firma Intel nie mogła go poprawić), która pozwala na dostęp do 4Gb pamięci w jej płaskim modelu w trybie real. Mówi się wówczas, że procesor pracuje w trybie unreal lub voodoo.
Uruchamia się to poprzez przełączenie procesora w tryb chroniony, następnie znów w rzeczywisty - jednak później każda zmiana wartości w 1 MB pamięci (adresowanie pamięci realizowane przez rejestry segmentowe) powoduje powrót do 'zwykłego' real mode.