Die grafische Benutzeroberfläche von Linux ist nicht fest im Betriebssystem verankert, sondern modular auf Basis des X Window Systems organisiert, das die Grafikausgabe steuert. Es gibt mehrere verschiedene Desktop-Environments, in denen die Elemente der Oberfläche - beispielsweise Fenstermanager, Dateimanager, Icons und der Desktop selbst - integriert sind und ein einheitliches Look-and-Feel aufweisen. Die beiden bekanntesten und umfangreichsten sind KDE und GNOME, daneben sind Xfce und LXDE zu erwähnen. Auch gibt es für erfahrene Anwender die Möglichkeit, sich das Environment selbst zusammenzustellen.

KDE (K Desktop Environment) basiert auf den QT-Bibliotheken des Unternehmens Trolltech. Die Oberfläche erinnert mit einem Startmenü, Taskbar und Schnellstart an Windows und ist stark konfigurierbar. Neben den Grundkomponenten wie dem Browser und Dateimanager Konqueror, dem Kicker-Startmenü und der seit KDE4 vorhandenen Plasma-Desktop-Engine für Widgets findet man eine größere Anzahl spezieller KDE-Programme, die auch unter anderen Oberflächen lauffähig sind, aber die KDE- und QT-Bibliotheken benutzen. Dazu gehören die Office-Suite KOffice und der Musikplayer Amarok, der Funktionen wie einen Kontext-Browser bietet. Auch kann Amarok Podcasts und Radio-Streams abspielen.

Die aktuelle Version KDE4 bietet einen mit anderen aktuellen Betriebssystemen vergleichbaren Komfort und eine moderne Optik mit 3D-Effekten und Transparenz. Bekannte Linux-Distributionen, die auf KDE4 setzen, sind das Ubuntu-Derivat Kubuntu und openSUSE.

GNOME basiert auf den GTK+-Bibliotheken, die auf die Bildbearbeitungssoftware GIMP zurückgehen, und ist im Vergleich zu KDE optisch einfacher gestaltet. Das Ziel von GNOME war anfangs, eine vollkommen als Freie Software konzipierte Oberfläche zu erstellen, um mit Linux-Distributionen mit strengen Richtlinien wie Debian kompatibel zu sein, da Trolltech seine QT-Bibliotheken erst später unter eine freie Lizenz stellte.

Typisch für GNOME sind die zwei Panels am oberen und unteren Desktoprand, doch sind Varianten konfigurierbar. Auch für GNOME gibt es optimierte Anwendungsprogramme. Die beliebtesten GNOME-Distributionen sind das für Linux-erfahrene Anwender und für Server geeignete, sehr stabile Debian und das darauf aufbauende Ubuntu, das grafische Assistenten mitbringt, um auch für Anfänger leicht erlernbar zu sein.

Das schlanke Xfce hat sich als Environment für schwächere PCs etabliert und läuft bereits mit 128 MB RAM flüssig. Noch geringer sind die Anforderungen von LXDE, das sich noch in der Entwicklung befindet. Auch diesen kleineren Environments kann man mit dem Composite-Fenstermanager Compiz zu 3D-Effekten verhelfen.

Will man sich das Desktop-Environment selbst zusammenstellen, werden ein Fenstermanager, Dateimanager, Desktop-Engine, Menüs und Panels benötigt. Fenstermanager gibt es über 50, und auch bei den anderen Tools ist die Vielfalt groß. Auch einige Linux-Distributionen setzen auf alternative Fenstermanager wie Enlightenment und Fluxbox.