इस स्थिति में, एम्बेडेड वातावरण के अनुरूप बनाने के लिए परिष्कृत क्षमताओं वाले एक अपेक्षाकृत बड़े कर्नल का अनुकूलन किया जाता है। यह प्रोग्रामर्स को लिनक्स [Linux] या माइक्रोसॉफ्ट विन्डोज़ [Microsoft Windows] जैसे एक डेस्कटॉप ऑपरेटिंग सिस्टम के समान वातावरण प्रदान करता है और इसलिए विकास के लिए बहुत उत्पादक होता है; दूसरी ओर इसे लक्षणीय रूप से अधिक मात्रा में हार्डवेयर संसाधनों की आवश्यकता होती है, यह अधिक महंगा होता है और इन कर्नल की जटिलता के कारण कम अनुमान-योग्य और कम विश्वसनीय होता है।

एम्बेडेड लिनक्स [Embedded Linux] और विन्डोज़ CE [Windows CE] एम्बेडेड मोनोलिथिक कर्नल के सामान्य उदाहरण हैं।

हार्डवेयर की लागत बढ़ने के बावजूद इस प्रकार के एम्बेडेड सिस्टम की लोकप्रियता, विशेषत: अधिक शक्तिशाली एम्बेडेड उपकरणों, जैसे बेतार रूटर्स और GPS नेविगेशन सिस्टम्स पर, बढ़ती जा रही है। इसके कुछ कारण ये हैं:


एम्बेडेड सॉफ्टवेयर संरचनाएं
एम्बेडेड सिस्टम्स के विभिन्न प्रकार
मोनोलिथिक कर्नल
बाह्य कस्टम ऑपरेटिंग सिस्टम्स