自1.0版本以来的改进：
自带了对mobile asp .net控件的支持。这在1.0版本是以附加功能方式实现的，现在已经集成到框架的内部。安全方面的变更 - 使得Windows窗体代码以可靠的行为运行，从而可以在Internet环境内安全运行，并且加入了ASP .NET应用程序的代码安全访问功能。自带了对ODBC和Oracle数据库的支持。这在1.0版本是以附加功能方式实现的，现在已经集成到框架的内部。.NET Compact Framework- 这是一个用于智能设备（例如Pocket PC或者SmartPhone）的.NET框架的子集。对IPv6的支持。大量的API变更。
.NET框架 2.0
完整版本号 - 2.0.50727.42，发行于2005年10月27日。
.NET框架 2.0的组件都包含在 Visual Studio 2005和SQL Server 2005里面。通过MSDN Universe版可以免费下载RTM版本。
自1.1版本以来的改进：
大量的API变更。新的API让需要管理.NET运行库实例的非.NET的应用程序可以做到这点。这个新的API对.NET运行库的各种功能，包括：多线程、存储器分配、代码加载等，提供了很好的控制。它最初是为Microsoft SQL Server能够有效率的使用.NET运行库而设计的，因为Microsoft SQL Server拥有它自己的日程管理器和存储器管理器。NET框架 2.0 SP1随.NET框架 3.5同时发行，请参看.NET框架 3.5一节。.NET框架 2.0 SP2随.NET框架 3.5 SP1同时发行，请参看.NET框架 3.5 SP1一节。
.NET框架 3.0
主条目：.NET框架 3.0
发布日期2006/11/21。曾用名“WinFX”。依然使用.NET框架 2.0版本的公共语言运行库（CLR），并加入了适应未来软件发展方向的4个框架：
Windows Presentation Foundation（WPF）：提供更佳的用户体验，用来开发Windows Forms程序以及流览器应用程序.Windows Communication Foundation（WCF）：提供SOA（面向服务的软件构架）支持的安全的网络服务（WebService）框架。Windows Workflow Foundation（WF）:提供一个设计与发展工作流程导向（Workflow-oriented）应用程序基础支持的应用程序接口。Windows CardSpace：提供一个SSO的解决方案，每个用户都有各自的CardSpace。.NET框架 3.0 SP1随.NET框架 3.5同时发行，请参看.NET框架 3.5。.NET框架 3.0 SP2随.NET框架 3.5 SP1同时发行，请参看.NET框架 3.5 SP1。
.NET框架 3.5
这个版本将包含一个支持C#和VB .Net中心的语言特性的编译器，以及对语言集成查询（LINQ, Language-Integrated Query）的支持。该版本随Visual Studio 2008一起发布。
同时，.NET框架 3.5自动包含.NET框架 2.0 SP1以及.NET框架 3.0 SP1，用于为这两个版本提供安全性修复，以及少量新增的类库（如System.DateTimeOffest），此版本提供的新功能有：