No hay un sistema de archivos "Android" definido singularmente, así que esto puede variar entre los dispositivos. Cualquier FS para el que el kernel pueda cargar drivers es básicamente un juego justo.
En general, es casi seguro que encontrarás que ext4 es el sistema de archivos más común en los dispositivos modernos. Los dispositivos más antiguos también pueden usar versiones antiguas de ext*, o bien otros sistemas de archivos completamente. Ya que todo está construido en Linux, ext4 es una elección bastante sensata, con un sólido soporte del kernel y un buen historial. Puedes leer un poco sobre por qué se tomó esta decisión en El artículo de Ars Technica sobre el cambio a ext4.
Algunos dispositivos también han usado el Samsung's Sistema de Archivos Flash-Friendly (f2fs). Notablemente, varios de los dispositivos de Motorola, así como el Nexus 9, usan f2fs. El objetivo de f2fs era crear un sistema de archivos diseñado específicamente teniendo en cuenta las necesidades de los medios de almacenamiento basados en flash, en un intento de maximizar el rendimiento de los dispositivos que utilizan chips NAND para su medio de almacenamiento principal.
Esto no significa que estos sean los únicos sistemas de archivos en los que Android es capaz de funcionar, sin embargo, como he señalado anteriormente. Dada la fuente del núcleo y el conocimiento, sería ciertamente posible incluir controladores para otros sistemas de archivos en una imagen del núcleo. Android x86 soporta instalación en sistemas de archivos NTFS y FAT32 por ejemplo.