In un sistema di memoria virtuale, un sistema operativo è responsabile dell'allocazione e della gestione della memoria. Mappa dinamicamente gli indirizzi di memoria fisica in indirizzi di memoria virtuale, fornendo un'astrazione della gestione della memoria per i processi utente. Il sistema operativo gestisce l'allocazione di pagine o segmenti di memoria ai processi quando ne hanno bisogno e quando la memoria scarseggia può riciclare le pagine dai processi in background o inutilizzati ai processi attivi. Questo meccanismo consente a più programmi di essere eseguiti contemporaneamente e condividendo in modo sicuro la memoria fisica disponibile.