I et virtuelt hukommelsessystem er et operativsystem ansvarlig for at tildele og styre hukommelse. Det kortlægger dynamisk fysiske hukommelsesadresser til virtuelle hukommelsesadresser, hvilket giver en abstraktion af hukommelsesstyring til brugerprocesser. OS administrerer tildelingen af ​​hukommelsessider eller segmenter til processer, når de har brug for det, og når hukommelsen bliver knap, kan det genbruge sider fra baggrund eller ubrugte processer til aktive processer. Denne mekanisme giver flere programmer mulighed for at køre samtidigt og sikkert dele den tilgængelige fysiske hukommelse.