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  上下文交換通常是計算密集型的,作業系統中的許多設計都是針對上下文交換的優化。在程序間切換需要消耗一定的時間進行相關的管理工作——包括暫存器和記憶體對映的儲存與讀取、更新各種內部的表等等。處理器或者作業系統不同,上下文交換時所涉及的內容也不盡相同。比如在Linux核心中,上下文交換需要涉及暫存器、棧指標、程式計數器的交換,但和地址空間的交換無關(雖然程序在進行上下文交換時也需要做地址空間的交換)。使用者態執行緒之間也會發生類似的上下文交換,但這樣的交換非常輕量。

  有三種可能的情況會發生上下文交換,分別為:

  最常見的,在一些排程(scheduling)演算法內,其中行程有時候需要暫時離開CPU,讓另一個行程進來CPU運作。在先佔式多工系統中,每一個行程都將輪流執行不定長度的時間,這些時間段落稱為時間片。如果行程並非自願讓出CPU(例如執行I/O操作時,行程就需放棄CPU使用權),當時限到時,系統將產生一個定時中斷,作業系統將排定由其它的行程來執行。此機制用以確保CPU不致被較依賴處理器運算的行程壟斷。若無定時中斷,除非行程自願讓出CPU,否則該行程將持續執行。對於擁有較多I/O指令的行程,往往執行不了多久,便需要讓出CPU;而較依賴處理器的行程相對而言I/O操作較少,反而能一直持續使用CPU,便形成了壟斷現象。

  在接受到中斷(Interrupt)的時候,CPU必須要進行上下文交換。

  當使用者態和核心態交換髮生的時候,並不需要進行上下文交換;並且使用者態和kernel mode的交換本身並不是一個上下文交換。不過,根據作業系統的不同,有時候會在此時進行一次上下文交換的步驟。

  在一次交換中,第一個行程的狀態要被紀錄在某個地方,這樣當排程器(scheduler)要回到這個行程時,才可以重建這個行程並且繼續運算。  這裡所謂「行程的狀態」,包含了這個行程使用的所有暫存器(register),特別是程式計數器;加上所有作業系統可能需要的特定資料。這些資料一般以名為行程控制表(process control block,PCB)的資料結構儲存起來。

  上下文交換可分為主要由軟體實現或由硬體實現。部分中央處理器,比如Intel 80386或同系列更高階的處理器,就具備支援上下文交換的硬體設計。
上下文交換(英語:context switch),又稱環境切換,電腦術語,是一個儲存和重建CPU的狀態 (內文),因此令多個程序(process)可以分享單一CPU資源的計算過程。要交換CPU上的程序時,必需先行儲存目前程序的狀態,再將欲執行的程序之狀態讀回CPU中。