X窗口系统(X Window System，也常称为X11或X)是一种以位图方式显示的软件窗口系统。最初是1984年麻省理工学院的研究，之后变成UNIX、类UNIX、以及OpenVMS等操作系统所一致适用的标准化软件工具包及显示架构的运作协定。X窗口系统通过软件工具及架构协定来创建操作系统所用的图形用户界面，此后则逐渐扩展适用到各形各色的其他操作系统上。现在几乎所有的操作系统都能支持与使用X。更重要的是，今日知名的桌面环境——GNOME和KDE也都是以X窗口系统为基础建构成的。
由于X只是工具包及架构规范，本身并无实际参与运作的实体，所以必须有人依据此标准进行开发撰写。如此才有真正可用、可运行的实体，始可称为实现体。目前依据X的规范架构所开发撰写成的实现体中，以X.Org最为普遍且最受欢迎。X.Org所用的协定版本，X11，是在1987年9月所发布。而今最新的参考实现(参考性、示范性的实现体)版本则是X11 Release 7.6(简称：X11R7.6)，而此专案由X.Org基金会所领导，且是以MIT授权和相似的授权许可的自由软件。
X的C/S模式和网络透明性
X能为GUI环境提供基本的框架：在屏幕上描绘、体现图像与移动程序窗口，同时也受理、运行、及管理电脑与鼠标、键盘的交互程序。不过，X并没有管辖到用户界面的部份，而是由其他以X为基础的实现体来负责，也因为如此，以X为基础环境所开发成的视觉样式非常地多;不同的程序可能有截然不同的接口体现。
X采行C/S的架构模型，由一个X服务器与多个X客户端程序进行通讯，服务器接受对于图形输出(窗口)的请求并反馈用户输入(键盘、鼠标、触摸屏)，服务器可能是一个能显示到其他显示系统的应用程序，也可能是控制某个PC的视频输出的系统程序，也可能是个特殊硬件。
X的一大特点在于网络透明性：应用程序(客户端应用程序)所运行的机器，不一定是用户本地的机器(显示的服务器)。X中所提及的客户端和服务器等字眼用词也经常与人们一般想定的相反，服务器反而是在用户本地端的自有机器上运行，而非是在远程的另一部机器上运行。
服务器和客户端之间的通信协议的运作对计算机网络是透明的：客户端和服务器可以在同一台计算机上，也可以不是，或许其架构和操作系统也不同，但都能运行。客户机和服务器还能够使用安全连接在互联网上安全地通讯。
为了使远端客户程序显示到本地服务器，用户一般需要启动一个终端窗口和到达远端计算机的telnet或者ssh，令其显示到用户计算机，(例如：在运行bash的远端计算机上export DISPLAY=[用户的计算机]:0)然后启动客户端。然后客户端就会连接到本地计算机，并且远端应用程序会显示到本地屏幕并被本地输入设备所控制。与之对应，本地计算机上也可以执行一个连接到远端计算机的小型代理程序，并在该端启动与运行自有需求与指定的应用程序。
实际的远端客户端的例子有：图形化管理远程计算机;在远端UNIX计算机上运行计算密集的仿真程序并把结果显示到本地的Windows桌面计算机;用一套显示器、键盘和鼠标控制同时运行在多台计算机上的图形化软件。
写法、称呼上的误混
X窗口系统一般也简称成X11或X，而X Windows的称写方式(类似Microsoft Windows的称写)并没有被正式认可，不过这种误会的称写法却经常很普遍且经常出现(例如在UNIX-HATERS Handbook一书中)。
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