Powłoka systemowa, obecna na HoloLens czerpie ze zwykłej odmiany Windowsa. Może zostać wywołana po wykonaniu gestu otwarcia dłoni (pełni on podobną funkcję jak klawisz Windows na klawiaturze komputera). Wirtualne okna aplikacji obsługują te same polecenia (jak np. zmiana rozmiaru czy przemieszczanie) co na innych typach urządzeń. Jednak dodatkowo można je także przypinać do konkretnych obiektów w przestrzeni albo „ciągnąć za sobą” wraz z chodzeniem po pokoju.
Oprogramowanie Z racji operowania w przestrzeni (a nie na powierzchni monitora), HoloLens obsługuje zarówno programy działające w trybie dwu-, jak i trójwymiarowym. Te pierwsze są wyświetlane użytkownikowi jako płaskie panele wiszące wokół niego. Na goglach od Microsoftu uruchomić można w taki sposób większość aplikacji typu UWP (jednak nie wszystkie interfejsy API są wspierane przez HoloLens).
Programy trójwymiarowe (nazywane również „holograficznymi”) korzystają z interfejsu Windows Holographic API. Na początku rozwoju gogli, do tworzenia takich aplikacji, Microsoft zalecał silnik graficzny Unity (chociaż było możliwe pisanie innych bibliotek, na fundamencie DirectX oraz Windows API).