Basicamente você precisa do .NET Core *atualmente só .NET mesmo, mas não é o Framework) que é a nova implementação do .NET. Ele funciona nos três principais sistemas operacionais desktop.
Para os sistemas operacionais de dispositivos móveis pode usar o Xamarin *que agora é o .NET). Funciona nas 3 principais plataformas. Veja mais em O Xamarin é uma opção viável para desenvolvimento mobile? e https://pt.stackoverflow.com/a/38752/101.
Tanto o .NET Core quanto o Xamarin são completamente suportados pela Microsoft. E compatíveis na sua essência. Se fizer o básico, o que fizer com um rodará no outro.
Também tem o Mono que funciona no desktop mas hoje tem pouco motivo para usá-lo, você precisa ter uma necessidade específica para compensar sua adoção. Em dispositivos móveis ele até funciona mas de forma tão limitada e com esforço adicional que duvido que exista um caso que compense seu uso. Ele tende a ficar em segundo plano com a adoção do .NetNET Core.
Não há como criar aplicações 100% cross platform. Sempre terá que usar bibliotecas específicas, terá que escrever códigos pensando nas diferenças dos sistemas operacionais.
Java vende essa ideia de que você faz um código e roda em qualquer lugar, mas não te conta que é preciso esforço seu e que em alguns casos fica ruim em todos os sistemas operacionais.
Os detalhes específicos do que precisa fazer para garantir que roda bem em todas plataformas é melhor perguntar de forma específica quando for tendo problemas.
Seria interessante conhecer o .NET Standard que é a forma portável de desenvolver aplicações. Com o .NET 5 isso passa ser menos relevante.