Virtualni stroj se sastoji od operativnog sustava, programskih datoteka i podatkovnih datoteka, a za pokretanje je potreban program za virtualizaciju. Svaki stroj se sastoji od raznih datoteka virtualnog stroja, uključujući datoteku virtualnog tvrdog diska, konfiguracijsku datoteku i datoteku suspendiranog stanja. Ostale uobičajene datoteke uključuju datoteke zapisnika, slikovne datoteke diskete i posebne interne datoteke koje su nekim programima za virtualizaciju potrebne za rad stroja.
Datoteke virtualnog tvrdog diska obično su najveće od svih datoteka virtualnog stroja i sadrže operativni sustav virtualnog stroja, programske datoteke i sve osobne podatke pohranjene u virtualnom operativnom sustavu. Neki programi za virtualizaciju pohranjuju sve podatke o virtualnom tvrdom disku u jednu veliku datoteku, ali drugi dijele virtualni tvrdi disk na manje dijelove radi lakšeg pohranjivanja i sigurnosnog kopiranja. Kada netko postavlja virtualni stroj, on ili ona često imaju opcije za postavljanje fiksne veličine za tvrdi disk ili dopuštanje da se proširi do određene granice. Iako većina virtualnih strojeva ima barem jedan tvrdi disk, oni mogu uključivati dodatne pogone.
Datoteke virtualnog stroja također uključuju konfiguracijske datoteke koje se koriste za određivanje hardverskih postavki i opcija svakog virtualnog stroja. Programi za virtualizaciju razlikuju se po opcijama konfiguracije koje stavljaju na raspolaganje, ali korisnici općenito mogu odabrati koliko memorije stroj koristi, koliko je velik tvrdi disk, koliko se procesora ili jezgri koristi i kako virtualni stroj koristi optički pogon fizičkog stroja. Ostale opcije uključuju dijeljenje mapa, opcije ispisa, video i audio postavke, mrežne postavke i opcije uređaja univerzalne serijske sabirnice (USB). Svaka opcija često podržava dodatne napredne postavke koje iskusni korisnici mogu implementirati.
Većina virtualizacijskih programa omogućuje korisnicima da privremeno obustave virtualni stroj u njegovom trenutnom stanju, tako da svaki virtualni stroj često uključuje datoteku koja sadrži informacije o stanju stroja kada ga je korisnik pauzirao. Kada korisnik ponovno uključi stroj, program za virtualizaciju koristi datoteku za vraćanje okruženja virtualnog operativnog sustava i svih otvorenih programa ili datoteka. Ova se datoteka prepisuje svaki put kada se virtualni stroj obustavi i vrati.
Ostale datoteke virtualnog stroja uključuju slike virtualnih disketa, datoteke dnevnika i interne datoteke koje virtualizacijski program koristi kako bi mu pomogao da pravilno učita virtualne strojeve. Kada korisnik izradi sigurnosnu kopiju stroja pomoću nekih programa, proces također može stvoriti posebnu datoteku sigurnosne kopije koja pomaže korisniku da uveze virtualni stroj u drugi program. Iako većina programa za virtualizaciju uključuje ove različite datoteke, ekstenzija koja se koristi za svaku vrstu datoteke uvelike varira.