Bộ nhớ ảo là một phương pháp tách việc quản lý bộ nhớ khỏi phần cứng vật lý. Các ứng dụng xử lý bộ nhớ thông qua các địa chỉ ảo. Mỗi lần thử truy xuất dữ liệu lưu trữ, các địa chỉ ảo được dịch sang địa chỉ vật lý. Bằng cách này, việc có thêm bộ nhớ ảo giúp người dùng có được quyền hành chi tiết hơn đối với hệ thống bộ nhớ và các phương thức truy cập

Trong các hệ thống bộ nhớ ảo, hệ điều hành hạn chế cách các tiến trình truy xuất bộ nhớ. Chức năng bảo vệ bộ nhớ này có thể không cho phép một tiến trình đọc hoặc ghi lên vùng nhớ không được cấp phát cho nó, ngăn các phần mềm độc hại hoặc các đoạn mã lỗi trong chương trình can thiệp vào quá trình xử lý của một chương trình khác.

Mặc dù vùng nhớ được cấp phát cho một tiến trình nhất định thường được cô lập, các tiến trình đôi khi cần được chia sẻ thông tin. Chia sẻ vùng nhớ là một trong các kỹ thuật nhanh nhất cho sự giao tiếp giữa các tiến trình với nhau.

Bộ nhớ thường được phân loại - theo tốc độ truy xuất - thành bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Hệ thống quán lý bộ nhớ, cùng với các hoạt động khác, cũng xử lý việc chuyển thông tin giữa 2 cấp độ bộ nhớ này.