Для поддержания работоспособности среды Windows Azure используется 8 крупных датацентров, размещенных по всему миру. В настоящее время успешно реализуется две модели работы: платформа как сервис (PaaS) и инфраструктура как сервис (IaaS). Такая модель предоставления услуг имеет следующие преимущества:
- оплачиваются только те ресурсы, которые были фактически использованы;
- присутствует многопоточная структура вычислений;
- имеет место абстрагирование от инфраструктуры.

Модель PaaS подразумевает аренду полноценной платформы, которая состоит из следующих элементов: операционная система, файловое хранилище и прикладные сервисы. Данный подход существенно снижает затраты разработчиков. У них отпадает необходимость создавать собственную инфраструктуру и приобретать дорогостоящее оборудование.

Принцип работы Windows Azure основывается на индивидуальном запуске виртуальной машины для тестирования и сопровождения конкретного приложения. Пользователь самостоятельно определяет объем нужных вычислительных мощностей. Эти параметры могут быть изменены, если разработчикам понадобится больше (меньше) виртуальных машин.

Несмотря на тот факт, что данная схема реализуется компанией Microsoft, в среде Windows Azure доступны несколько операционных систем с открытым исходным кодом. Разработчик может запустить виртуальную машину со следующими предустановленными ОС:
- Ubuntu 12;
- CentOS 6;
- OpenSUSE 12;
- SUSE Linux Server 11.

Безопасность системы Windows Azure и аналогичных «облачных» сервисов значительно выше, нежели у привычных хостинг-провайдеров. Это обусловлено тем, что корпорации-гиганты могут позволить выделить большие средства на поддержание работоспособности датацентров. В июне 2012 года платформа Windows Azure претерпела колоссальные изменения. Теперь данный портал написан на языке HTML 5 и имеет большое количество новых опций.