En un sistema de memoria virtual, un sistema operativo se encarga de asignar y administrar la memoria. Asigna dinámicamente direcciones de memoria física a direcciones de memoria virtual, proporcionando una abstracción de la gestión de la memoria para los procesos del usuario. El sistema operativo gestiona la asignación de páginas o segmentos de memoria a los procesos cuando lo necesitan, y cuando la memoria escasea, puede reciclar páginas de procesos en segundo plano o no utilizados a procesos activos. Este mecanismo permite que varios programas se ejecuten simultáneamente y compartan de forma segura la memoria física disponible.
