Entorn d'execució
L'entorn d'execució de l'Android, encara que es recolza en les biblioteques enumerades anteriorment, no es considera una capa en si mateixa, ja que també està format per biblioteques. En concret, les biblioteques essencials de l'Android, que inclouen la majoria de la funcionalitat de les biblioteques habituals de Java i altres d'específiques de l'Android. Es basa en funcionalitats del nucli com són el threading o la gestió de memòria a baix nivell.
El component principal de l'entorn d'execució de l'Android és la màquina virtual Dalvik, component que executa totes i cadascuna de les aplicacions no natives de l'Android. Les aplicacions es codifiquen normalment en Java i són compilades, però no per a generar un executable binari compatible amb l'arquitectura de maquinari específica del dispositiu Android. En lloc d'això, es compilen en un format específic per a la màquina virtual Dalvik, que és la que les executa. Això permet compilar una única vegada les aplicacions i distribuir-les ja compilades tenint la total garantia que es podran executar a qualsevol dispositiu Android que disposi de la versió mínima del sistema operatiu que requereixi cada aplicació.
No s'ha de confondre Dalvik amb la màquina virtual Java, ja que són màquines virtuals diferents. De fet, Google va crear aquesta màquina virtual entre altres coses per evitar problemes de llicències. Java és únicament el llenguatge de programació, i els programes generats no són compatibles en l'àmbit de bytecode Java.
Els arxius generats per a aquesta màquina virtual, arxius .dex, són molts més compactes (fins a un 50%) que els generats per a la màquina virtual Java tradicional. Per a aconseguir això Dalvik es basa en registres en lloc d'una pila per a emmagatzemar les dades, la qual cosa requereix menys instruccions. Això permet execucions més ràpides en un entorn amb menys recursos.
Les aplicacions de l'Android s'executen cadascuna en la seva pròpia instància de la màquina virtual Dalvik, i s'eviten així interferències entre aquestes, i tenen accés a totes les biblioteques esmentades abans i, per mitjà seu, al maquinari i a la resta de recursos gestionats pel nucli.

