V systéme virtuálnej pamäte má operačný systém na starosti prideľovanie a správu pamäte. Dynamicky mapuje adresy fyzickej pamäte na adresy virtuálnej pamäte, čím poskytuje abstrakciu správy pamäte pre používateľské procesy. Operačný systém riadi prideľovanie pamäťových stránok alebo segmentov procesom, keď to potrebujú, a keď je pamäť vzácna, môže recyklovať stránky z procesov na pozadí alebo nepoužívaných procesov do aktívnych procesov. Tento mechanizmus umožňuje spustenie viacerých programov súčasne a bezpečné zdieľanie dostupnej fyzickej pamäte.